(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物であって、式１：
［Ｒｋ−Ｙ−Ｓ（ＣＨ２）ｎ］ｒ−Ｇ−（ＣＨ２）ｍ−（ＳｉＸ１Ｘ２Ｘ３）  （１）
を有し、
ここで、Ｙの各々が多価の種（Ｑ）ｚＡ（＝Ｅ）であり、ここで不飽和のヘテロ原子（Ｅ）に結合する原子（Ａ）は硫黄に結合し、それは次に基−（ＣＨ２）ｎＧ（ＣＨ２）ｍ−を介してケイ素原子へと結合し；
Ｒの各々が、水素、直鎖の、環状のもしくは分岐の、アルキル、アルケニル基、アリール基、およびアラルキル基から独立して選択され、それぞれのＲは１８までの炭素原子を含有しており；
Ｇの各々が、アルカン、アルケン、もしくはアラルカンの置換によって誘導される、３から３０の炭素原子の三価のもしくは多価の炭化水素基、または２から２９の炭素原子の三価のもしくは多価のヘテロカーボン基からなる群から独立して選択され、ただし、Ｇは環状構造（環）を含有しているという条件であり；
Ｘ１の各々が、−Ｃｌ、−Ｂｒ、Ｒ１Ｏ−、Ｒ１Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、Ｒ１２Ｃ＝ＮＯ−、Ｒ１２ＮＯ−もしくはＲ２Ｎ−からなる加水分解性基のセットから独立して選択され、各々のＲ１は１８までの炭素原子を有し；
Ｘ２およびＸ３の各々が、Ｒ１およびＸ１のために列挙された要素からなる群から独立して選択され；
Ｑの各々が、酸素、硫黄、もしくは（−ＮＲ−）から独立して選択され；
Ａの各々が、炭素、硫黄、リン、もしくはスルホニルから独立して選択され；
Ｅの各々が、酸素、硫黄、もしくはＮＲ１から独立して選択され；そして
ｋが１から２であり；ｍ＝１から５であり；ｎ＝１から５であり；ｒが２から４であり；ｚが０から２であり；ただしＡがリンであるならばＫが２であるという条件である、化合物。
【請求項２】
Ｙが、−Ｃ（＝ＮＲ１）−；−ＳＣ（＝ＮＲ１）−；−ＳＣ（＝Ｏ）−；（−ＮＲ１）Ｃ（＝Ｏ）−；（−ＮＲ１）Ｃ（＝Ｓ）−；−ＯＣ（＝Ｏ）−；−ＯＣ（＝Ｓ）−；−Ｃ（＝Ｏ）−；−ＳＣ（＝Ｓ）−；−Ｃ（＝Ｓ）−；−Ｓ（＝Ｏ）−；−Ｓ（＝Ｏ）２−；−ＯＳ（＝Ｏ）２−；（−ＮＲ）Ｓ（＝Ｏ）２−；−ＳＳ（＝Ｏ）−；−ＯＳ（＝Ｏ）−；（−ＮＲ１）Ｓ（＝Ｏ）−；−ＳＳ（＝Ｏ）２−；（−Ｓ）２Ｐ（＝Ｏ）−；−（−Ｓ）Ｐ（＝Ｏ）−；−Ｐ（＝Ｏ）（−）２；（−Ｓ）２Ｐ（＝Ｓ）−；−（−Ｓ）Ｐ（＝Ｓ）−；−Ｐ（＝Ｓ）（−）２；（−ＮＲ１）２Ｐ（＝Ｏ）−；（−ＮＲ）（−Ｓ）Ｐ（＝Ｏ）−；（−Ｏ）（−ＮＲ１）Ｐ（＝Ｏ）−；（−Ｏ）（−Ｓ）Ｐ（＝Ｏ）−；（−Ｏ）２Ｐ（＝Ｏ）−；−（−Ｏ）Ｐ（＝Ｏ）−；−（−ＮＲ１）Ｐ（＝Ｏ）−；（−ＮＲ１）２Ｐ（＝Ｓ）−；（−ＮＲ１）（−Ｓ）Ｐ（＝Ｓ）−；（−Ｏ）（−ＮＲ１）Ｐ（＝Ｓ）−；（−Ｏ）（−Ｓ）Ｐ（＝Ｓ）−；（−Ｏ）２Ｐ（＝Ｓ）−；−（−Ｏ）Ｐ（＝Ｓ）−；および−（−ＮＲ１）Ｐ（＝Ｓ）−、からなる群から選択される、請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
Ｘ１が、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、フェノキシ、ベンジルオキシ、ヒドロキシ、クロロ、およびアセトキシを含むＸ１からなる群から選択され、そして、Ｘ２およびＸ３が、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、フェノキシ、ベンジルオキシ、ヒドロキシ、クロロ、およびアセトキシ、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｓｅｃ−ブチル、フェニル、ビニル、シクロヘキシル、および、ブチル、ヘキシル、オクチル、ラウリル、および、オクタデシルからなる群からそれぞれ独立して選択される、請求項１に記載の化合物。
【請求項４】
Ｇが、ビニルノルボルネン、ビニルシクロヘキセン、リモネン、もしくはトリビニルシクロヘキサンから誘導可能な構造、またはシクロペンタン、テトラヒドロシクロペンタジエン、シクロヘキサン、シクロデカン、シクロドデカン、任意のシクロドデセン、任意のシクロドデカジエン、シクロヘプタン、任意のシクロヘプテン、および任意のシクロヘプタジエンの三置換によって誘導可能な任意の構造；三置換された、シアヌール酸塩、ピペラジン、シクロヘキサノン、およびシクロヘキセノン；三置換されたベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンおよびナフタレンから誘導可能な任意の構造である、請求項１に記載の化合物。
【請求項５】
Ｒが、水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ヘキシル、２−エチルヘキシル、オクチル、ドデシル、オクタデシル、シクロヘキシル、フェニル、ベンジル、フェネチル、メタリル、およびアリルからなる群から選択される、請求項１に記載の化合物。
【請求項６】
Ｑの各々が酸素、硫黄、およびＮＲ１から独立して選択され、Ａが炭素であり、そしてＥが酸素、硫黄、もしくはＮＲ１から独立して選択される、請求項１に記載の化合物。
【請求項７】
Ｙが、−Ｃ（＝ＮＲ）−、−ＳＣ（＝ＮＲ）−、−ＮＲ１Ｃ（＝ＮＲ１）−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＳＣ（＝Ｏ）−、−ＯＣ（＝Ｏ）−、−ＮＲ１Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｓ）−、−ＮＲ１Ｃ（＝Ｓ）−、−ＳＣ（＝Ｓ）−からなる群から選択される、請求項６に記載の化合物。
【請求項８】
Ｙが−Ｃ（＝Ｏ）−である、請求項１に記載の化合物。
【請求項９】
ｍが２〜４でありｎが１〜４である、請求項１に記載の化合物。
【請求項１０】
ｍの各々が２〜４でありｎが２〜４である、請求項１に記載の化合物。
【請求項１１】
ｍの各々が２であり、ｎが２である、請求項１に記載の化合物。
【請求項１２】
Ｇの各々が、少なくとも一つの環と１から１８までの炭素原子とを有している置換炭化水素である、請求項１に記載の化合物。
【請求項１３】
Ｇの各々が、置換された、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロドデカン、およびベンゼンからなる群から選択される、請求項１に記載の化合物。
【請求項１４】
Ｒの各々が、１から８までの炭素原子の直鎖アルキル基からなる群から選択される請求項１に記載の化合物。
【請求項１５】
Ｒの各々が、水素、メチル、エチル、およびプロピルからなる群から選択される、請求項１に記載の化合物。
【請求項１６】
分子内のＲ基中の炭素原子の合計が、２から１６までである、請求項１に記載の化合物。
【請求項１７】
Ｇの各々が、三置換のシクロヘキサンもしくはベンゼン、からなる群から選択され、Ｒが１から８の炭素原子を有した直鎖アルキル基であり、ｒ＝２、ならびにｍ＝１もしくは２、ならびにｎ＝１もしくは２である、請求項１に記載の化合物。
【請求項１８】
前記化合物が、１−（２−トリエトキシシリルエチル）−３，５−ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）ベンゼン、１−（２−トリエトキシシリルエチル）−３，５−ビス−（３−チア−４−オキソヘキシル）ベンゼン、１−（２−トリエトキシシリルエチル）−３，５−ビス−（３−チア−４−オキソヘプチル）ベンゼン、１−（２−トリプロポキシシリルメチル）−３，５−ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）ベンゼン、４−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（２−チア−３−オキソペンチル）ベンゼン、１−（２−ジエトキシメチルシリルエチル）−３，５−ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）ベンゼン、４−（２−ジメチルエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チアー４−オキソペンチル）ベンゼン、４−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（２−チア−３−オキソペンチル）シクロヘキサン、１−（２−トリエトキシシリルエチル）−２，４−ビス−（２−チア−３−オキソペンチル）シクロヘキサン、２−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，４−ビス−（２−チア−３−オキソペンチル）シクロヘキサン、４−（２−ジエトキシメチルシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）シクロヘキサン、４−（２−ジメチルエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）シクロヘキサン、４−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チア−４−オキソヘキシル）シクロヘキサン、１−（２−トリエトキシシリルエチル）−２，４−ビス−（３−チア−４−オキソヘキシル）シクロヘキサン、２−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，４−ビス−（３−チア−４−オキソヘキシル）シクロヘキサン、４−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チア−４−オキソノニル）シクロヘキサン、１−（２−トリエトキシシリルエチル）−２，４−ビス−（３−チアー４−オキソノニル）シクロヘキサン、２−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，４−ビス−（３−チア−４−オキソノニル）シクロヘキサン、４−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チア−４−オキソウンデシル）シクロヘキサン、１−（２−トリエトキシシリルエチル）−２，４−ビス−（３−チア−４オキソウンデシル）シクロヘキサン、２−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，４−ビス−（３−チア−４−オキソウンデシル）シクロヘキサン、４−（２−ジメチルエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チア−４−オキソウンデシル）シクロヘキサン、４−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チア−４−オキソウンデシル）シクロヘキサン、４−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チア−４−オキソ−５−アザ−５−メチルドデシル）シクロヘキサン、（２−トリエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３，５−ジチア−４−オキソドデシル）シクロヘキサン、１−（２−トリエトキシシリルエチル）−３，５−ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）メシチレン、および６−（２−トリエトキシシリルプロピル）−２，２−ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）シクロヘキサノン、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の化合物。
【請求項１９】
請求項１に記載の化合物を作成するための方法であって、フリーラジカル添加の反応条件において、チオ酸とアルケニル官能性シランとを反応させる事を含有する、方法。
【請求項２０】
前記チオ酸がチオカルボン酸である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記反応条件が、少なくとも１６０℃である温度を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記反応がＵＶ照射によって触媒される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記反応がフリーラジカル開始剤の存在下で行われる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記フリーラジカル開始剤が、過酸、過酸のエステル、ペルオキシド、ヒドロペルオキシド、過酸化アセタール、過酸化ケタール、アゾビスイソブチロニトリル、１，１−アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）、および、アゾ−ｔｅｒｔ−ブタンからなる群から選択される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
溶媒の存在下で、反応が完結するように進行するのに充分な反応条件において、チオ酸のアルカリ金属塩と、ハロアルキルシランもしくはハロアルキルエトキシシランとを反応させることを含有する、請求項１に記載の化合物を作成するための方法。
【請求項２６】
前記溶媒がアルカノールである、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記アルカノールが、プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、ｔ−ブタノール、メタノール、およびエタノールからなる群から選択される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記溶媒が非プロトン性溶媒である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記溶媒が、グリム、ジグリム、ジオキサン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド；Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド；ジメチルスルホキシド；Ｎ−メチルピロリジノン；またはヘキサメチルホスホルアミドからなる群から選択される、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記反応条件が６０℃から１６０℃までの温度を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
請求項１に記載の化合物を含む、ラバー組成物。
【請求項３２】
ラバー組成物であって：
ａ）請求項１に記載の化合物；
ｂ）有機ポリマー；
ｃ）充填剤；そして任意選択で、
ｄ）他の添加剤および硬化剤、
を含有する、組成物。
【請求項３３】
硬化ラバー組成物を作成するためのプロセスであって：
（Ａ）少なくとも一つの予備的な混合ステップにおける；
（ｉ）共役ジエンホモポリマーおよび共役ジエンコポリマー、ならびに少なくとも一つの共役ジエンおよび芳香族ビニル化合物の共重合体、から選択される、１００重量部の少なくとも一つの硫黄加硫可能なラバー
（ｉｉ）５から１００ｐｈｒ（１００ラバー当たりの１部）の微粒子充填剤、ここで充填剤は１から８５重量パーセントのカーボンブラック、
（ｉｉｉ）０．０５から２０重量部の少なくとも一つの請求項１に記載の化合物の充填剤、
の熱力学的な混合ステップであって、そのような混合ステップが、１４０℃から２００℃の温度での、２から２０分の間の全混合時間である、熱力学的な混合ステップ、
（Ｂ）そのすぐあとの、最終的な熱力学的な混合ステップにおける、５０℃から１３０℃の温度での、１から３０分の間の充填剤の０．０５から２０重量部の少なくとも一つの脱ブロッキング剤と、０から５ｐｈｒの硬化剤との順次的な混合；そして任意選択で
（Ｃ）１３０℃から２００℃の温度での５から６０分の間の前記混合物の硬化、
を含有する、プロセス。
【請求項３４】
自由流動性充填剤組成物であって、少なくとも一つのシランと微粒子充填剤とを含有し、ここで前記シランは請求項１から選択される化学構造を有している、組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１０３条（Ｃ）に該当する、共同研究契約に従って開発された発明を対象とする。補正されたように、コンチネンタルＡＧと、現在ではモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社である、ＧＥアドバンスドマテリアルズのシリコーン部門の代表としてのゼネラル・エレクトリック社との間の共同契約は、２００１年５月７日付である。
【０００２】
関連出願への相互参照
本出願は、本出願と同日付で出願された、以下の出願と関連しており、それぞれの出願の開示は参照によりその全文をここに組み入れる。
【０００３】
本出願と同日付で出願された、「シラン化環状コアポリスルフィドを含有する、タイヤ組成物および成分」というタイトルの米国特許出願シリアル番号１１／６１７，６８３。
【０００４】
本出願と同日付で出願された、「自由流動性充填剤組成物を含有する、タイヤ組成物および成分」というタイトルの米国特許出願シリアル番号１１／６１７，６４９。
【０００５】
本出願と同日付で出願された、「自由流動性充填剤組成物を含有する、タイヤ組成物および成分」というタイトルの米国特許出願シリアル番号１１／６１７，６７８。
【０００６】
本出願と同日付で出願された、「シラン化コアポリスルフィドを含有する、タイヤ組成物および成分」というタイトルの米国特許出願シリアル番号１１／６１７，６６３。
【０００７】
本出願と同日付で出願された、「ブロック化メルカプトシランカップリング剤を含有する、タイヤ組成物および成分」というタイトルの米国特許出願シリアル番号１１／６１７，６５９。
【０００８】
本出願と同日付で出願された、「シラン化環状コアポリスルフィド、その製造および充填剤配合エラストマー組成物における使用」というタイトルの米国特許出願シリアル番号１１／６４７，９０１。
【０００９】
本出願と同日付で出願された、「自由流動性充填剤組成物およびそれを含有するラバー組成物」というタイトルの米国特許出願シリアル番号１１／６４８，４６０。
【００１０】
本出願と同日付で出願された、「自由流動性充填剤組成物およびそれを含有するラバー組成物」というタイトルの米国特許出願シリアル番号１１／６４７，９０３。
【００１１】
本出願と同日付で出願された、「シラン化コアポリスルフィド、その製造および充填剤配合エラストマー組成物における使用」というタイトルの米国特許出願シリアル番号１１／６４８，２８７。
【００１２】
本発明は、潜在性の、すなわち、それらがそれらを活性化するのに有用であると見出す時まで活性を抑制した状態にある、多重ブロック化メルカプト基を含有するサルファシラン（ｓｕｌｆｕｒ  ｓｉｌａｎｅ）カップリング剤に関する。本発明はまた、それらのシランカップリング剤を含有する無機充填剤配合の、エラストマー、ラバー及び無機充填剤の製造、ならびにそのシランの製造にも関する。
【背景技術】
【００１３】
無機充填剤配合エラストマー中の硫黄含有カップリング剤を扱う技術の大部分は、一つもしくはそれ以上の下記の化学結合のタイプを含有するシランを含む。
【００１４】
Ｓ−Ｈ（メルカプト）、Ｓ−Ｓ（ジスルフィドもしくはポリスルフィド）、Ｃ＝Ｓ（チオカルボニル）またはＣ（＝Ｏ）Ｓ（チオエステル）。メルカプトシランは、無機充填剤配合エラストマー中で用いられる有機ポリマーと高い化学反応性を有し、そしてそれゆえ、大幅に減らされた充填におけるカップリングを達成する。しかしながら、これらのカップリング剤と有機ポリマーとの間の化学結合は、有機ポリマーの炭素−炭素結合よりも弱い。高い負荷および／もしくは高い頻度の使用状況において、これらの化学結合は切断しやすく、そしてそれゆえ、有機ポリマーとカップリング剤との間のカップリングは消失しやすい。このカップリングの消失は磨耗およびエラストマーの他の物理的特性の低下の一因となる。メルカプトシランカップリング剤と有機ポリマーとの高い化学反応性は、加工および早期加硫（スコーチ）の時の、容認されないほど高い粘性につながる。それらの望まれなさは臭気によって悪化する。結果として、他の、Ｓ−Ｓ（ジスルフィドおよびポリスルフィド）、Ｃ＝Ｓ（チオカルボニル）、もしくはＣ（＝Ｏ）Ｓ（チオエステル）官能基のような、より低い反応性のカップリング剤が用いられる。それらのシランカップリング剤は有機ポリマーと低反応性であるため、それらはより多い使用レベルを要求し、そして、しばしば同レベルの結合を達成しない。メルカプトシランカップリング剤と同様、それらのサルファシランは、Ｃ−Ｓ結合を介して有機ポリマーと結合する。
【００１５】
従来技術は、ＣＨ３Ｃ（＝Ｏ）Ｓ（ＣＨ２）１−３Ｓｉ（ＯＲ）３（ロシア、イルクーツク、Ｉｎｓｔ．Ｏｒｇ．Ｋｈｉｍ．のＭ．Ｇ．Ｖｏｒｏｎｋｏｖら）およびＨＯＣ（＝Ｏ）ＣＨ２ＣＨ２Ｃ（＝Ｏ）Ｓ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３（Ｒ．Ｂｅｌｌらへの米国特許３，９２２，４３６号）のようなアシルチオアルキルシランを開示する。竹下と菅原は、日本特許公開昭６３−２７０７５１Ａ２において、一般式ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）Ｃ（＝Ｏ）Ｓ（ＣＨ２）１−６Ｓｉ（ＯＣＨ３）３によって表される化合物のタイヤ設置面組成物中での使用を開示する。しかしながらこれらの化合物は、チオエステルのカルボニル基に対するα、β不飽和が、配合過程においてもしくは貯蔵中において重合化するという望ましくない可能性を有するために、望ましくない。オーストラリア特許ＡＵ−Ａ−１００８２／９７にけるＹｖｅｓ  ＢｏｍａｌとＯｌｉｖｉｅｒ  Ｄｕｒｅｌによる従来技術は、Ｒ１ｎＸ３−ｎＳｉ−（Ａｌｋ）ｍ（Ａｒ）ｐ−Ｓ（Ｃ＝Ｏ）−Ｒ（式１Ｐ）〔式中、Ｒ１はフェニルもしくはアルキルであり；Ｘはハロゲン、アルコキシ、シクロアルコキシ、アシロキシ、もしくはＯＨであり；Ａｌｋはアルキルであり；Ａｒはアリールであり；Ｒはアルキル、アルケニル、もしくはアリールであり；ｎは０から２であり；ｍおよびｐはそれぞれ０もしくは１であるが両方ともがゼロではない。〕によって表される構造のシランのラバー中での使用を開示する。しかしながら、この従来技術は、式（１Ｐ）の構造の組成物が官能性シロキサンと共に使用されなければならかいことを要求する。この従来技術は、式（１Ｐ）の化合物の、潜在性のメルカプトシランカップリング剤としての使用を開示も示唆もせず、また、それらを潜在性のメルカプトシランの源として使用するという利点を生じさせるような任意の方法においてそれらの化合物を使用することもまた、開示も示唆もしない。さらに加えて、これらの特許は、適切な立体化学的な配置の複数のチオエステル基を有し、有機ポリマーに対する多重結合を助長するようなカップリング剤を記載しない。
【００１６】
米国特許６，６０８１２５号、６，６８３，１３５号、６，２０４３９号、６，１２７，４６８号、６，７７７，５６９号、６，５２８，６７３号、６，６４９，６８４号、米国特許公開ＵＳ２００５０００９９５５Ａ１、２００４０２２０３０７Ａ１、２００３０２０９００Ａ１、２００３０１３０３８８Ａ１、ならびに米国特許出願１１／１０５９１６号、および１０／１２８８０４号、そして欧州特許出願ＥＰ１２７０６５７Ａ１は、［［（ＲＯＣ（＝Ｏ））ｐ−（Ｇ）ｊ］ｋ−Ｙ−Ｓ］ｒ−Ｇ−（ＳｉＸ３）ｓ〔式中、ラバー化合物においてＹは多価のブロック基（Ｑ）ＺＡ（＝Ｅ）で、ｒは整数１から３であり、ｓは好ましくは１から３である〕で表される構造のブロック化メルカプトシランの、ラバーマスターバッチにおいておよび無機充填剤のための表面処理としての使用、ならびにシランの製造法を教唆する。これらの特許および特許出願は一つより多いブロック化メルカプト基、たとえばｒ＝２もしくは３、を有する構造を開示するが、それらは、カップリング剤と有機ポリマーとの間の効率的な多重結合の達成に必要なケイ素原子と有機官能基との間の多価Ｇ構造の特定の立体化学的な配置を教唆しない。
【００１７】
Ａｈｍａｄらへの米国特許４，５１９，４３０号およびＳｈｉｐｐｙらへの米国特許４，１８４，９９８号は、タイヤ組成物へと加えられる固体を生成するメルカプトシランのイソシアネートによるブロック化を開示し、ここで、これが熱メカニズムであるためプロセスの間いつでも起こりうるように、メルカプタンが熱する間に反応してタイヤへと変化する。このシランの目的はメルカプトシランの硫黄臭を避けるためであり、タイヤの加工を向上するためではない。さらに、使用されるイソシアネートは、シランを生成するために用いられるときおよびラバー加工中に放出されるとき、毒性の問題を有する。
【００１８】
Ｐｏｒｃｈｅｔらへの米国特許３，９５７，７１８号は、シリカ、フェノール樹脂もしくはアミノ樹脂、ならびにキサントゲン酸塩、チオキサントゲン酸塩およびジチオカルバミン酸塩のようなシラン、を含有する組成物を開示する。しかしながら従来技術は、これらのシランを潜在性のメルカプトシランカップリング剤としての利用することについて開示も示唆もせず、また、それらを潜在性のメルカプトシランの源として用いる事の利点についても開示も示唆もしない。
【００１９】
米国特許６，３５９，０４６号、５，６６３，２２６号、５，７８０，５３１号、５，８２７，９１２号、５，９７７，２２５号、４，７０９，０６５号、６，７５９，５４５号、および国際公開第２００４０００９３０Ａ１は、分子当たり一つより多いＳ−Ｓ（ジスルフィドもしくはポリスルフィド）官能基を有するポリスルフィドシランカップリング剤のクラスを開示する。しかしながら、複数のＳ−Ｓ結合は、官能基を有機炭化水素ラジカルで分離する事によって達成される。使用の際、これらのＳ−Ｓ基は分解してポリマーへと結合する硫黄ラジカルを生成するが、しかしながら、ケイ素原子当たり一つのみの硫黄反応基を有する種を生成する。米国特許５，１１０，９６９号および６，２６８，４２１号においてＤｉｔｔｒｉｃｈらが、ならびにＷｅｌｌｅｒらが、この特徴を克服した。環状炭化水素ラジカルを介してケイ素原子へと直接的に結合した一つより多い硫黄官能基を有する構造を彼らは開示した。その複数のＳ−Ｓ基は近接した炭素原子へと結合し、ケイ素原子はアルコキシシランのヒドロシラン化を介して環に直接的に結合し、ビニル含有環状炭化水素となる。しかしながらこれらの化合物はＳ−Ｓの環および炭素原子を有するかまたは、ポリマー物質であり、ここで、炭化水素ラジカルを有したシリルはＳ−Ｓ基を介して結合される。これらの環状もしくはポリマーのカップリング剤は、それらが第２の炭素へと直接的に結合されたＳ−Ｓ基を含んでいるために、有機ポリマーとの低い反応性を与えられている。Ｓ−Ｓ含有基の第２の炭素元素への結合は、Ｓ−Ｓ基の反応を妨害し、それらの有機ポリマーとの反応を阻害する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
それゆえに、スコーチのない無機充填剤配合エラストマーもしくはラバーの加工に影響を与える低い反応性を有し、有機ポリマーと多重結合を形成するのに望ましいときに活性化することのできる、潜在性のカップリング剤への必要性が存在する。これらの多重結合は、タイヤにおいて経験されるような、高い負荷および高頻度の使用状況において、ここに記載されるような不利な点を示すことなく、ラバーとカップリング剤との間のカップリングの消失が最小限にされるのに充分な結合を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、一つより多いメルカプト基がケイ素原子に炭素−炭素結合を介して直接的に結合し、そして、メルカプト基がブロック化され（「ブロック化メルカプトシラン」）、すなわちメルカプト水素原子が他の基によって置換される（以下、「ブロック基」と呼ぶ）、ブロック化メルカプトシラン誘導体の組成物、製造、および、使用を対象にする。特に、本発明のシランはブロック化メルカプトシランで、ここで、ブロック基は、硫黄と一重結合を介して直接的に化学結合された不飽和のヘテロ原子もしくは炭素を含有する。無機充填剤配合ラバーの製造におけるこれらのシランの使用が教唆され、ここで製造プロセスにおける脱ブロック化剤の使用によって脱ブロック化される。マスターバッチおよび処理された充填剤の作成におけるこれらシランの使用、ならびにそれらシランの製造は同様に教唆される。
【００２２】
より詳細には、本発明は、
［Ｒｋ−Ｙ−Ｓ（ＣＨ２）ｎ］ｒ−Ｇ−（ＣＨ２）ｍ−（ＳｉＸ１Ｘ２Ｘ３）    （１）
からなる式（１）の化学構造を有する少なくとも一つの成分を含有する、ブロック化メルカプトシラン組成物を対象とする。
【００２３】
式中、Ｙの各々は、多価の種、（Ｑ）ｚＡ（＝Ｅ）であり、好ましくは以下からなる群から選択される。
【００２４】
−Ｃ（＝ＮＲ１）−；−ＳＣ（＝ＮＲ１）−；−ＳＣ（＝Ｏ）−；（−ＮＲ１）Ｃ（＝Ｏ）−；（−ＮＲ１）Ｃ（＝Ｓ）−；−ＯＣ（＝Ｏ）−；−ＯＣ（＝Ｓ）−；−Ｃ（＝Ｏ）−；−ＳＣ（＝Ｓ）−；−Ｃ（＝Ｓ）−；−Ｓ（＝Ｏ）−；−Ｓ（＝Ｏ）２−；−ＯＳ（＝Ｏ）２−；（−ＮＲ）Ｓ（＝Ｏ）２−；−ＳＳ（＝Ｏ）−；−ＯＳ（＝Ｏ）−；（−ＮＲ１）Ｓ（＝Ｏ）−；−ＳＳ（＝Ｏ）２−；（−Ｓ）２Ｐ（＝Ｏ）−；−（−Ｓ）Ｐ（＝Ｏ）−；−Ｐ（＝Ｏ）（−）２；（−Ｓ）２Ｐ（＝Ｓ）−；−（−Ｓ）Ｐ（＝Ｓ）−；−Ｐ（＝Ｓ）（−）２；（−ＮＲ１）２Ｐ（＝Ｏ）−；（−ＮＲ）（−Ｓ）Ｐ（＝Ｏ）−；（−Ｏ）（−ＮＲ１）Ｐ（＝Ｏ）−；（−Ｏ）（−Ｓ）Ｐ（＝Ｏ）−；（−Ｏ）２Ｐ（＝Ｏ）−；−（−Ｏ）Ｐ（＝Ｏ）−；−（−ＮＲ１）Ｐ（＝Ｏ）−；（−ＮＲ１）２Ｐ（＝Ｓ）−；（−ＮＲ１）（−Ｓ）Ｐ（＝Ｓ）−；（−Ｏ）（−ＮＲ１）Ｐ（＝Ｓ）−；（−Ｏ）（−Ｓ）Ｐ（＝Ｓ）−；（−Ｏ）２Ｐ（＝Ｓ）−；−（−Ｏ）Ｐ（＝Ｓ）−；および−（−ＮＲ１）Ｐ（＝Ｓ）−。
【００２５】
ここで、不飽和のヘテロ原子（Ｅ）に結合するそれぞれの原子（Ａ）は硫黄に結合し、それは次に基−（ＣＨ２）ｎＧ（ＣＨ２）ｍ−を介してケイ素原子に結合する。
【００２６】
Ｒの各々は、水素、直鎖の、環状のもしくは分岐の、アルキル、アルケニル基、アリール基、およびアラルキル基から独立して選択され、各々のＲは約１８までの炭素原子を有する。
【００２７】
Ｒ１の各々は、水素、アルキル、アルケニル、アリールもしくはアラルキル基から独立して選択され、各々のＲ１は約１８までの炭素原子を有する。
【００２８】
Ｇの各々は、アルカン、アルケン、もしくはアラルカンの置換によって誘導される３から３０の炭素原子の三価のもしくは多価の炭化水素基、または２から２９の炭素原子の三価のもしくは多価のヘテロカーボン（ｈｅｔｅｒｏｃａｒｂｏｎ）基から独立して選択され、ただし各々のＧは環状構造（環）を有するという条件である。
【００２９】
Ｘ１の各々は、−Ｃｌ、−Ｂｒ、Ｒ１Ｏ−、Ｒ１Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、Ｒ１２Ｃ＝ＮＯ−、Ｒ１２ＮＯ−、もしくはＲ２Ｎ−からなる群の加水分解性基のセットから独立して選択され、ここで各々のＲ１は上述の通りである。
【００３０】
Ｘ２およびＸ３の各々は、Ｒ１およびＸ１のために列挙された要素からなる群から独立して選択される。
【００３１】
Ｑの各々は、酸素、硫黄、もしくは（−ＮＲ−）から独立して選択される。
【００３２】
Ａの各々は、炭素、硫黄、リン、もしくはスルホニルから独立して選択される。
【００３３】
Ｅの各々は、酸素、硫黄、もしくはＮＲ１から独立して選択される。
【００３４】
ｋは１から２であり、ｍ＝１から５であり、ｎ＝１から５であり、ｒは２から４であり、ｚは０から２であり、ただし、もしＡがリンならば、ｋは２である。
【００３５】
他の実施態様において、本発明は、チオ酸と、末端炭素−炭素結合を有したシリル化炭化水素とを反応させることを含有する、ブロック化メルカプトシラン作成のためのプロセスを対象とする。
【００３６】
他の実施態様において、本発明は、チオ酸の塩とハロアルキル基を有するシランとを反応させることを含有する、ブロック化メルカプトシラン作成のためのプロセスを対象とし、ここでハロゲンは第１級炭素原子に結合している。
【００３７】
さらに他の実施態様において、本発明は、本発明のブロック化メルカプトシランを含有した充填剤配合のエラストマー組成物もしくはラバー組成物を対象とする。
【００３８】
他の実施態様に置いて、本発明は処理された充填剤を対象とし、ここで、処理された充填剤は本発明のブロック化メルカプトシランを含有する。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
シランの構造
本発明の新規のブロック化メルカプトシランは式（Ｉ）：
［Ｒｋ−Ｙ−Ｓ（ＣＨ２）ｎ］ｒ−Ｇ−（ＣＨ２）ｍ−（ＳｉＸ１Ｘ２Ｘ３）    （１）
によって表すことができる。
【００４０】
ここで、
Ｙの各々は、多価の種（Ｑ）ｚＡ（＝Ｅ）であり、好ましくは以下を含有するグループから選択される。
【００４１】
−Ｃ（＝ＮＲ１）−；−ＳＣ（＝ＮＲ１）−；−ＳＣ（＝Ｏ）−；（−ＮＲ１）Ｃ（＝Ｏ）−；（−ＮＲ１）Ｃ（＝Ｓ）−；−ＯＣ（＝Ｏ）−；−ＯＣ（＝Ｓ）−；−Ｃ（＝Ｏ）−；−ＳＣ（＝Ｓ）−；−Ｃ（＝Ｓ）−；−Ｓ（＝Ｏ）−；−Ｓ（＝Ｏ）２−；−ＯＳ（＝Ｏ）２−；（−ＮＲ）Ｓ（＝Ｏ）２−；−ＳＳ（＝Ｏ）−；−ＯＳ（＝Ｏ）−；（−ＮＲ１）Ｓ（＝Ｏ）−；−ＳＳ（＝Ｏ）２−；（−Ｓ）２Ｐ（＝Ｏ）−；−（−Ｓ）Ｐ（＝Ｏ）−；−Ｐ（＝Ｏ）（−）２；（−Ｓ）２Ｐ（＝Ｓ）−；−（−Ｓ）Ｐ（＝Ｓ）−；−Ｐ（＝Ｓ）（−）２；（−ＮＲ１）２Ｐ（＝Ｏ）−；（−ＮＲ）（−Ｓ）Ｐ（＝Ｏ）−；（−Ｏ）（−ＮＲ１）Ｐ（＝Ｏ）−；（−Ｏ）（−Ｓ）Ｐ（＝Ｏ）−；（−Ｏ）２Ｐ（＝Ｏ）−；−（−Ｏ）Ｐ（＝Ｏ）−；−（−ＮＲ１）Ｐ（＝Ｏ）−；（−ＮＲ１）２Ｐ（＝Ｓ）−；（−ＮＲ１）（−Ｓ）Ｐ（＝Ｓ）−；（−Ｏ）（−ＮＲ１）Ｐ（＝Ｓ）−；（−Ｏ）（−Ｓ）Ｐ（＝Ｓ）−；（−Ｏ）２Ｐ（＝Ｓ）−；−（−Ｏ）Ｐ（＝Ｓ）−；および−（−ＮＲ１）Ｐ（＝Ｓ）−。
【００４２】
ここで、不飽和のヘテロ原子（Ｅ）に結合するそれぞれの原子（Ａ）は硫黄に結合し、それは次に基−（ＣＨ２）ｎＧ（ＣＨ２）ｍ−を介してケイ素原子に結合する。
【００４３】
Ｒの各々は、水素、直鎖の、環状のもしくは分岐の、アルキル、アルケニル基、アリール基、およびアラルキル基から独立して選択され、各々のＲは約１８までの炭素原子を有する。
【００４４】
Ｒ１の各々は、水素、アルキル、アルケニル、アリールもしくはアラルキル基から独立して選択され、各々のＲ１は１から１８までの炭素原子を有する。
【００４５】
Ｇの各々は、アルカン、アルケン、もしくはアラルカンの置換によって誘導される３から３０の炭素原子の三価のもしくは多価の炭化水素基、または２から２９の炭素原子の三価のもしくは多価のヘテロカーボン基から独立して選択され、ただし各々のＧは環状構造（環）を有するという条件である。
【００４６】
Ｘ１の各々は、−Ｃｌ、−Ｂｒ、Ｒ１Ｏ−、Ｒ１Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、Ｒ１２Ｃ＝ＮＯ−、Ｒ１２ＮＯ−、もしくはＲ２Ｎ−からなる群の加水分解性基のセットから独立して選択され、ここで各々のＲ１は上述の通りである。
【００４７】
Ｘ２およびＸ３の各々は、Ｒ１およびＸ１のために列挙された要素からなる群から独立して選択される。
【００４８】
Ｑの各々は、酸素、硫黄、もしくは（−ＮＲ−）から独立して選択される。
【００４９】
Ａの各々は、炭素、硫黄、リン、もしくはスルホニルから独立して選択される。
【００５０】
Ｅの各々は、酸素、硫黄、もしくはＮＲ１から独立して選択される。
【００５１】
ｋは１から２であり、ｍ＝１から５であり、ｎ＝１から５であり、ｒは２から４であり、ｚは０から２であり、ただし、もしＡがリンならば、ｋは２である。
【００５２】
ヘテロカーボン（ｈｅｔｅｒｏｃａｒｂｏｎ）という用語はここで用いられる時に、骨格における炭素−炭素結合が、窒素および／もしくは酸素の原子に対する結合によって分断される任意の炭化水素構造、または、骨格における炭素−炭素結合が、たとえばシアヌール酸塩（Ｃ３Ｎ３）のような、窒素および／もしくは酸素を含む原子の基に対する結合によって分断される任意の炭化水素構造の事である。ヘテロカーボン基はまた、炭素に結合した、水素または二つもしくはそれ以上の水素が、たとえば、第一級アミン（−ＮＨ２）およびオキソ（＝Ｏ）のような酸素もしくは窒素原子と置き換えられている、任意の炭化水素構造をも指す。このように、Ｇは、少なくとも一つの環構造を含有した分岐の、直鎖の炭化水素、環状の、および／もしくは多環式の脂肪族の炭化水素であって、任意選択で、それらの各々が二つの独立した炭素原子に結合する酸素原子を介したエーテル官能性、それらの各々が三つの独立した炭素原子に結合する窒素原子を介した第三級アミン官能性、および／もしくはシアヌル（Ｃ３Ｎ３）基；芳香族炭水化物；ならびに、先に述べた芳香族化合物の、分岐のまたは直鎖の、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリールおよび／もしくはアラルキル基による置換によって誘導されるアレーンを含むが、しかしそれらには限定されない。
【００５３】
ここで用いられる時に、「アルキル」は直鎖の、分岐の、および環状の、アルキル基を含む；「アルケニル」は、一つもしくはそれ以上の炭素−炭素二重結合を含有した任意の直鎖の、分岐の、もしくは環状のアルケニル基を含み、ここで置換の場所は、炭素−炭素二重結合においてか、または基の中の他の場所の、いずれか一方であり得る；「アルキニル」は、一つもしくはそれ以上の炭素−炭素三重結合を、ならびに任意選択で同様に一つもしくはそれ以上の炭素−炭素二重結合を含有した任意の直鎖の、分岐の、もしくは環状のアルキニル基を含み、ここで置換の場所は、炭素−炭素三重結合においてか、炭素−炭素二重結合においてか、または基の中の他の場所の、いずれかであり得る。アルキルの具体例は、メチル、エチル、プロピル、イソブチルを含む。アルケニルの具体例はビニル、プロペニル、アリル、メタリル、エチリデニル（ｅｔｈｙｌｉｄｅｎｙｌ）ノルボルナン、エチリデンノルボルニル（Ｎｏｒｂｏｒｎｙｌ）、エチリデニルノルボルネン、およびエチリデンノルボルネニルを含む。アルキニルの具体例は、アセチレニル、プロバルギル、およびメチルアセチレニルを含む。
【００５４】
ここで用いられる時に、「アリール」は、そこから一つの水素原子が取り除かれた、任意の芳香族炭水化物を含む；「アラルキル」は、一つもしくはそれ以上の水素原子が、同じ数の同類のおよび／もしくは異なった（ここで定義されるような）アリールの置換基によって置換されている上述のアルキル基の任意のものを含む；ならびに「アレニル」は、一つもしくはそれ以上の水素原子が、同じ数の同類および／もしくは異なった（ここで定義された）アルキルの置換基によって置換されている上述のアリール基の任意のものを含む。アリールの具体例はフェニルおよびナフタレニルを含む。アラルキルの具体例はベンジルおよびフェネチルを含む。アレニルの具体例はトリルおよびキシリルを含む。
【００５５】
ここで用いられる時に、「環状アルキル」、「環状アルケニル」、および「環状アルキニル」はまた、二環式の、三環式の、およびより高次の構造をも含み、ならびに、上述の環状構造はまた、アルキル、アルケニル、および／もしくはアルキニル基によって置換される。代表例は、ノルボルニル、ノルボルネニル、エチルノルボルニル、エチルノルボルネニル、エチルシクロヘキシル、エチルシクロヘキセニル、シクロヘキシルシクロヘキシル、およびシクロドデカトリエニルを含む。
【００５６】
本発明のシランに存在する官能基（−ＹＳ−）の代表例は、チオカルボキシラートエステル、−Ｃ（＝Ｏ）Ｓ−（この官能基を有する任意のシランは「チオカルボキシラートエステルシラン」である）；ジチオカルボキシラート、−Ｃ（＝Ｓ）Ｓ−（この官能基を有する任意のシランは「ジチオカルボキシラートエステルシラン」である）；チオカルボナートエステル、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｓ−（この官能基を有する任意のシランは「チオカルボナートエステルシラン」である）；ジチオカルボナートエステル、−ＳＣ（＝Ｏ）Ｓ−および−ＯＣ（＝Ｓ）Ｓ−（この官能基を有する任意のシランは「ジチオカルボナートエステルシラン」である）；トリチオカルボナートエステル、−ＳＣ（＝Ｓ）Ｓ−（この官能基を有する任意のシランは「トリチオカルボナートエステルシラン」である）；ジチオカルバメートエステル、（−Ｎ−）Ｃ（＝Ｓ）Ｓ−（この官能基を有する任意のシランは「ジチオカルバメートエステルシラン」である）；チオスルホナートエステル、−Ｓ（＝Ｏ）２Ｓ−（この官能基を有する任意のシランは「チオスルホナートエステルシラン」である）；チオ硫酸エステル、−ＯＳ（＝Ｏ）２Ｓ−（この官能基を有する任意のシランは「チオ硫酸エステルシラン」である）；チオサルファメート（ｔｈｉｏｓｕｌｆａｍａｔｅ）エステル、（−Ｎ−）Ｓ（＝Ｏ）２Ｓ−（この官能基を有する任意のシランは「チオサルファメートエステルシラン」である）；チオサルフィナート（ｔｈｉｏｓｕｌｆｉｎａｔｅ）エステル、−Ｓ（＝Ｏ）Ｓ−（この官能基を有する任意のシランは「チオサルフィナートエステルシラン」である）；チオ亜硫酸エステル、−ＯＳ（＝Ｏ）Ｓ−（この官能基を有する任意のシランは「チオ亜硫酸エステルシラン」である）；チオサルフィマート（ｔｈｉｏｓｕｌｆｉｍａｔｅ）エステル、（−Ｎ−）Ｓ（＝Ｏ）Ｓ−（この官能基を有する任意のシランは「チオサルフィマートエステルシラン」である）；チオリン酸エステル、Ｐ（＝Ｏ）（Ｏ−）２（Ｓ−）（この官能基を有する任意のシランは「チオリン酸エステルシラン」である）；ジチオリン酸エステル、Ｐ（＝Ｏ）（Ｏ−）（Ｓ−）２もしくはＰ（＝Ｓ）（Ｏ−）２（Ｓ−）（この官能基を有する任意のシランは「ジチオリン酸エステルシラン」である）；トリチオリン酸エステル、Ｐ（＝Ｏ）（Ｓ−）３もしくはＰ（＝Ｓ）（Ｏ−）（Ｓ−）２（この官能基を有する任意のシランは「トリチオリン酸エステルシラン」である）；テトラチオリン酸エステル、Ｐ（＝Ｓ）（Ｓ−）３（この官能基を有する任意のシランは「テトラチオリン酸エステルシラン」である）；チオホスファメート（ｔｈｉｏｐｈｏｓｐｈａｍａｔｅ）エステル、−Ｐ（＝Ｏ）（−Ｎ−）（Ｓ−）（この官能基を有する任意のシランは「チオホスファメートエステルシラン」である）；ジチオホスファメート（ｄｉｔｈｉｏｐｈｏｓｐｈａｍａｔｅ）エステル、−Ｐ（＝Ｓ）（−Ｎ−）（Ｓ−）（この官能基を有する任意のシランは「ジチオホスファメートエステルシラン」である）；チオホスホロアミダート（ｔｈｉｏｐｈｏｓｈｐｏｒａｍｉｄａｔｅ）エステル、（−Ｎ−）Ｐ（＝Ｏ）（Ｏ−）（Ｓ−）（この官能基を有する任意のシランは「チオホスホロアミダートエステルシラン」である）；ジチオホスホロアミダート（ｄｉｔｈｉｏｐｈｏｓｈｐｏｒａｍｉｄａｔｅ）エステル、（−Ｎ−）Ｐ（＝Ｏ）（Ｓ−）２もしくは（−Ｎ）Ｐ（＝Ｓ）（Ｏ−）（Ｓ−）（この官能基を有する任意のシランは「ジチオホスホロアミダートエステルシラン」である）；トリチオホスホロアミダート（ｔｒｉｔｈｉｏｐｈｏｓｈｐｏｒａｍｉｄａｔｅ）エステル、（−Ｎ−）Ｐ（＝Ｓ）（Ｓ−）２（この官能基を有する任意のシランは「トリチオホスホロアミダートエステルシラン」である）を含む。
【００５７】
Ｘ１の代表例は、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、フェノキシ、ベンジルオキシ、ヒドロキシ、クロロ、およびアセトキシを含む。Ｘ２およびＸ３の代表例はＸ１のために上に列挙された代表例、および、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｓｅｃ−ブチル、フェニル、ビニル、シクロヘキシル、ならびにブチル、ヘキシル、オクチル、ラウリル、およびオクタデシルなどのより高次な直鎖アルキルを含む。
【００５８】
三置換体のＧの代表例は、−ＣＨ２ＣＨ２−ノルボルニル＝、−ＣＨ（ＣＨ３）−ノルボルニル＝、−ＣＨ２（ＣＨ−）−ノルボルニル−、−ＣＨ２ＣＨ２−シクロヘキシル＝、−ＣＨ（ＣＨ３）−シクロヘキシル＝、および−ＣＨ２（ＣＨ−）−シクロヘキシル−のような、ビニルノルボルネンおよびビニルシクロヘキセンから誘導可能な任意の構造；−ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）［４−メチル−１−Ｃ６Ｈ８＝］ＣＨ３］、−Ｃ（ＣＨ３）２［（４−メチル−１−Ｃ６Ｈ８＝）ＣＨ３］、および−ＣＨ２（Ｃ−）（ＣＨ３）［（４−メチルー１−Ｃ６Ｈ９−）ＣＨ３］であって、ここで、Ｃ６Ｈ９の表記が２の位置における置換を欠いている三置換されたシクロヘキセン環の異性体を示し、そしてＣ６Ｈ８が１，４で二置換されたシクロヘキセン環を示すような、リモネンから誘導可能な任意の構造；−ＣＨ２（ＣＨ−）（ビニルＣ６Ｈ９）ＣＨ２ＣＨ２−および−ＣＨ２（ＣＨ−）（ビニルＣ６Ｈ９）ＣＨ（ＣＨ３）−のような、トリビニルシクロヘキサンから誘導可能なビニル含有構造の任意のもの；（−ＣＨ２ＣＨ２）３Ｃ６Ｈ９、（−ＣＨ２ＣＨ２）２Ｃ６Ｈ９ＣＨ（ＣＨ３）−，−ＣＨ２ＣＨ２Ｃ６Ｈ９［ＣＨ（ＣＨ３）−］２、およびＣ６Ｈ９［ＣＨ（ＣＨ３）−］３であって、ここでＣ６Ｈ９の表記が、三置換されたシクロヘキサン環の異性体の任意のものを示すような、トリビニルシクロヘキサンから誘導可能な構造の任意のもの；シクロペンタン、テトラヒドロシクロペンタジエン、シクロヘキサン、シクロデカン、シクロドデカン、任意のシクロドデセン、任意のシクロドデカジエン、シクロヘプタン、任意のシクロヘプテン、および任意のシクロヘプタジエンの三置換によって誘導可能な任意の構造；三置換された、シアヌール酸塩、ピペラジン、シクロヘキサノン、およびシクロヘキセノン；ならびに三置換されたベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンおよびナフタレンから誘導可能な任意の構造、を含む。
【００５９】
四置換のＧの代表例は、−ＣＨ２（ＣＨ−）−ノルボルニル＝および−ＣＨ２（ＣＨ−）−シクロヘキシル＝のような、ビニルノルボルネンもしくはビニルシクロヘキセンから誘導可能な任意の構造；−ＣＨ２（Ｃ−）（ＣＨ３）［（４−メチル−１−Ｃ６Ｈ８＝）ＣＨ３］であって、ここでＣ６Ｈ８の表記が、１，４二置換のシクロヘキセン環を示すような、リモネンから誘導可能な任意の構造；−ＣＨ２（ＣＨ−）（ビニルＣ６Ｈ９）（ＣＨ−）ＣＨ２−であって、ここでＣ６Ｈ９の表記が三置換のシクロヘキサン環の任意の異性体を示すような、トリビニルシクロヘキサンから誘導可能なビニル含有の構造の任意のもの；−ＣＨ２（ＣＨ−）Ｃ６Ｈ９［ＣＨ（ＣＨ３）−］２、−ＣＨ２（ＣＨ−）Ｃ６Ｈ９［ＣＨ２ＣＨ２−］２、および、−ＣＨ２（ＣＨ−）Ｃ６Ｈ９［ＣＨ（ＣＨ３）−］［ＣＨ２ＣＨ２−］であって、ここでＣ６Ｈ９の表記が、三置換のシクロヘキサン環の任意の異性体を示すような、トリシクロヘキサンから誘導可能な構造の任意のもの；シクロペンタン、テトラヒドロシクロペンタジエン、シクロヘキサン、シクロデカン、シクロドデカン、任意のシクロドデセン、任意のシクロドデカジエン、シクロヘプタン、任意のシクロヘプテン、および任意のシクロヘプタジエンの四置換によって誘導可能な任意の構造；ならびに、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、およびナフタレンの四置換によって誘導可能な任意の構造を含む。
【００６０】
五置換のＧの代表例は、−ＣＨ２ＣＨ２Ｃ６Ｈ９［（ＣＨ−）ＣＨ２−］２、−ＣＨ（ＣＨ３）Ｃ６Ｈ９［（ＣＨ−）ＣＨ２−］２、およびＣ６Ｈ９［（ＣＨ−）ＣＨ２−］３であって、ここでＣ６Ｈ９の表記が三置換のシクロヘキサン環の任意の異性体を示すような、トリビニルシクロヘキサンから誘導可能な構造の任意のもの；ならびに、シクロドデカンの五置換もしくは六置換によって誘導可能な任意の構造、を含む。
【００６１】
Ｒの代表例は、水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ヘキシル、２−エチルヘキシル、オクチル、ドデシル、オクタデシル、シクロヘキシル、フェニル、ベンジル、フェネチル、メタリル、およびアリルを含む。
【００６２】
式（１）によって表される本発明の他の実施態様において、ここでＹの各々は多価の種（Ｑ）ｚＡ（＝Ｅ）で、Ｑの各々は酸素、硫黄、もしくはＮＲ１から独立して選択され、Ａは炭素であり、そしてＥは酸素、硫黄、もしくはＮＲ１から独立して選択される。代表的な例は、−Ｃ（＝ＮＲ）−；−ＳＣ（＝ＮＲ）−；−ＮＲ１Ｃ（＝ＮＲ１）−；−Ｃ（＝Ｏ）−；−ＳＣ（＝Ｏ）−；−ＯＣ（＝Ｏ）−；−ＮＲ１Ｃ（＝Ｏ）−；および−Ｃ（＝Ｓ）−；−ＮＲ１Ｃ（＝Ｓ）−；−ＳＣ（＝Ｓ）−の群から選択されるが、これらには限定されない。
【００６３】
式（１）によって表される本発明の他の実施態様において、Ｙは−Ｃ（＝Ｏ）−である。
【００６４】
本発明の他の実施態様において、ｍの各々は２〜４でｎは１〜４である。
【００６５】
本発明の他の実施態様において、ｍの各々は２〜４であり、ｎは２〜４である。
【００６６】
本発明の他の実施態様において、ｍの各々は２であり、ｎは２である。
【００６７】
本発明の他の実施態様において、Ｇの各々は、少なくとも一つの環と１から１８の炭素原子を含有する置換炭化水素である。
【００６８】
本発明の他の実施態様において、Ｇの各々は、置換された、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロドデカン、およびベンゼンからなる群から選択される。
【００６９】
本発明の他の実施態様において、Ｒの各々は、１から８までの炭素原子の直鎖のアルキル基である。
【００７０】
本発明の他の実施態様において、Ｒの各々は、水素、メチル、エチル、およびプロピルからなる群から選択される。
【００７１】
本発明のさらに他の実施態様において、分子内のＲ基中の炭素原子の合計は２から１６までであり、さらに好ましくは６から１４までである。このＲ基中の炭素の数は、無機充填剤の有機ポリマーに対する拡散を促進し、そして硬化の程度に影響を与え、それにより、硬化した充填剤配合ラバーの性能のバランスを向上する。
【００７２】
本発明のさらに他の実施態様において、Ｇの各々は、三置換のシクロヘキサンもしくはベンゼンからなる群から選択され、Ｒは、１から８までの炭素原子の直鎖のアルキル基であり、ｒ＝２およびｍ＝１もしくは２、ならびにｎ＝１もしくは２である。
【００７３】
本発明のシランの代表例は、１−（２−トリエトキシシリルエチル）−３，５−ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）ベンゼン、１−（２−トリエトキシシリルエチル）−３，５−ビス−（３−チア−４−オキソヘキシル）ベンゼン、１−（２−トリエトキシシリルエチル）−３，５−ビス−（３−チア−４−オキソヘプチル）ベンゼン、１−（２−トリプロポキシシリルメチル）−３，５−ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）ベンゼン、４−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（２−チア−３−オキソペンチル）ベンゼン、１−（２−ジエトキシメチルシリルエチル）−３，５−ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）ベンゼン、４−（２−ジメチルエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チアー４−オキソペンチル）ベンゼン、４−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（２−チア−３−オキソペンチル）シクロヘキサン、１−（２−トリエトキシシリルエチル）−２，４−ビス−（２−チア−３−オキソペンチル）シクロヘキサン、２−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，４−ビス−（２−チア−３−オキソペンチル）シクロヘキサン、４−（２−ジエトキシメチルシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）シクロヘキサン、４−（２−ジメチルエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）シクロヘキサン、４−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チア−４−オキソヘキシル）シクロヘキサン、１−（２−トリエトキシシリルエチル）−２，４−ビス−（３−チア−４−オキソヘキシル）シクロヘキサン、２−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，４−ビス−（３−チア−４−オキソヘキシル）シクロヘキサン、４−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チア−４−オキソノニル）シクロヘキサン、１−（２−トリエトキシシリルエチル）−２，４−ビス−（３−チアー４−オキソノニル）シクロヘキサン、２−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，４−ビス−（３−チア−４−オキソノニル）シクロヘキサン、４−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チア−４−オキソウンデシル）シクロヘキサン、１−（２−トリエトキシシリルエチル）−２，４−ビス−（３−チア−４オキソウンデシル）シクロヘキサン、２−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，４−ビス−（３−チア−４−オキソウンデシル）シクロヘキサン、４−（２−ジメチルエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チア−４−オキソウンデシル）シクロヘキサン、４−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チア−４−オキソウンデシル）シクロヘキサン、４−（２−トリエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３−チア−４−オキソ−５−アザ−５−メチルドデシル）シクロヘキサン、（２−トリエトキシシリルエチル）−１，２−ビス−（３，５−ジチア−４−オキソドデシル）シクロヘキサン、１−（２−トリエトキシシリルエチル）−３，５−ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）メシチレン、および６−（２−トリエトキシシリルプロピル）−２，２−ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）シクロヘキサノン、およびこれらの混合物を含むが、それらに限定しない。
【００７４】
他の実施態様において、種々のブロック化メルカプトシランの混合物は、合成方法が結果的にに種々のシランの配分となるか、もしくは、ブロック化メルカプトシランの混合が、それらのさまざまの、官能性のブロック化もしくは官能性を残すことに用いられるように、用いられ得る。さらに、これらのブロック化メルカプトシランの部分加水分解物（すなわち、ブロック化メルカプトシロキサン）はまた、これらの部分加水分解物が、ブロック化メルカプトシランの多くの製造方法において副産物であり、ブロック化メルカプトシランの、特に湿潤状態での、貯蔵において生じる可能性があるため、ここでのブロック化メルカプトシランによって包含されることは理解されよう。
【００７５】
さらに他の実施態様に置いて、シランは、もし液体なら、多孔ポリマー、カーボンブラック、シリカ充填剤、もしくはシリカのような担体の上に装填でき、ラバーへの送達のために固形であることが出来る。シランは、特にシランと充填剤との混合物が大気圧もしくは減圧において約５０℃から１５０℃にまで温められた時、シリカ充填剤もしくはシリカの表面基と反応する事ができる。
【００７６】
シランの製造
本発明の実施態様は、チオ酸を加えることによって、チオエステル基を炭素−炭素二重結合においてシランへ直接的に組み込む事を含み得る、ブロック化メルカプトシランの作成のための方法を含む。反応は、アルケン官能性シランの炭素−炭素結合におけるチオ酸のフリーラジカル付加であり、ＵＶ光、熱、もしくは適切なフリーラジカル開始剤によって触媒され、ここで、もしチオ酸がチオカルボン酸であるならば、もう一方に付加されるいずれかの試薬が、実質的に付加が進行する前に反応することを確実にするような方法によって、二つの試薬がお互いに接触するようにもたらされる。反応は、アルケン官能性シランとチオ酸との混合物を温めるかもしくは還流する事によって実施される。態様は、米国特許３，６９２，８１２号において、および、Ｇ．Ａ．ＧｏｒｎｏｗｉｃｚらによるＪ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．（１９６８）、３３（７）、２９１８−２４において、すでに開示されている。触媒無しの反応は１０５℃という低い温度において起こりうるが、しばしば失敗する。成功の確率は、温度と共に上昇し、温度が１６０℃を超えるとき、高くなる。反応は、ＵＶ照射もしくは触媒を用いたとき、信頼できるようになり、ほとんど完全になる。触媒を用いる事で、反応は９０℃より下の温度で起こるようになる。適切な触媒は、たとえば、空気、過酸化物、好ましくは有機化酸化物、およびアゾ化合物のような、フリーラジカル開始剤である。過酸化物開始剤の例は、過安息香酸および過酢酸のような過酸；過酸のエステル；ｔ−ブチルヒドロペルオキシドのようなヒドロペルオキシド；ジ−ｔ−ブチル過酸化物のような過酸化物；ならびに、１，１−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサンのような過酸化アセタールおよびケタール、もしくは任意の他の過酸化物を含む。アゾ開始剤の例は、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、１，１−アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）（ＶＡＺＯ、ＤｕＰｏｎｔ製）；およびアゾ−ｔｅｒｔ−ブタンを含む。反応はアルケン官能性シランとチオ酸との混合物を触媒と共に温める事によって実施される。最も高い転換を得るために、等モル基準かもしくは等モルに近い基準において、反応全般が実施されることが好ましい。反応は充分に発熱し、反応が開始し急速に進行するに従い、後に激しい還流へと続くような還流へと至る、急速な温度の上昇を導く傾向にある。この激しい還流は大量の有害な吹きこぼれを導く可能性がある。副反応、不純物汚染、産物のロスは同様に、制御されてない反応から起こりうる。一つの試薬の部分量を反応混合物へ加え、触媒と共に反応を開始し、おおむね完全になるまで反応を進行させ、そして試薬の残りを、一回の添加によってか、または複数回の添加によって、添加する事によって、反応は効果的に制御できる。最初の濃度ならびに添加の速度および欠乏した試薬の続けての添加の回数は、用いられる触媒のタイプおよび量、反応のスケール、開始物質の性質、ならびに、装置の熱を吸収し放散する能力に依存する。反応を制御する第二の方法は、同時に起こる連続的な触媒の添加をともなう、一つの試薬の他の試薬への連続的な添加を含む。連続的な添加もしくは順次的な添加のどちらが用いられても、触媒は単独でおよび／もしくは一つもしくは両方の試薬とあらかじめ混合されて、またはそれらの組み合わせで用いられる。二つの方法は、チオカルボン酸、および末端炭素−炭素二重結合を有するアルケン官能性シランのような、チオ酸を含む反応に好ましい。第一のものは最初にアルケン官能性シランを１６０℃から１８０℃の温度にすること、もしくは、温度がより低い限り還流することを含む。チオ酸の最初の部分は、激しいが制御された還流が維持されるような速度で添加される。沸点が１００℃から１２０℃より高いアルケン官能性シランの場合、還流は、チオ酸の、アルケン官能性シランの温度に比べて比較的低い沸点（８８℃から９２℃、純度による）から主に生じる。添加が完了する時、還流の速度は急速に弱まる。それは、特に、沸点が１２０℃より高いアルケン官能性シランを用いたとき、反応が開始すると、数分内に再び加速する。もしそれが１０から１５分内に開始しない場合、触媒の添加によって開始される。好ましい触媒はジ−ｔ−ブチル過酸化物である。触媒の適切な量は、触媒が加えられる混合物の総量の０．２から２パーセントであり、好ましくは０．５から１パーセントである。還流速度の上昇によって示されるように、反応は典型的には数分内に開始する。そして、チオ酸の次の部分が添加され、上述のステップの連続が繰り返される。約１から約４キログラムの総反応量に対する、チオ酸の添加の好ましい回数は２回であり、用いられるチオ酸全部の１／３が第一の添加で、残りが第二の添加である。約４から１０キログラムの範囲の総量に対しては、合計で３回のチオ酸の添加が好ましく、配分は全量のおおよそ２０パーセントが第一の添加においてであり、おおよそ３０パーセントが第二の添加においてであり、そして残りが第三の添加においてである。チオ酸とアルケン官能性シランを含むより大きなスケールに対して、全部で３回より多いチオ酸の添加を用いる事が好ましく、より好ましくは試薬を逆順に添加する。最初に、チオ酸の全量が還流される。これに、潤滑であるが激しい反応速度になるような速度における、アルケン官能性シランのチオ酸へ対する連続的な添加が続く。触媒は好ましくはジ−ｔ−ブチル過酸化物であり、反応の経過に沿って小部分で添加されるかもしくは連続的な流れで添加される。必要とされる最小の量の触媒で最も多い量の産物を得るために、反応が完全に進むに連れて触媒添加の速度が加速するのが最適である。用いられる触媒の全量は、用いられる試薬の全量の０．５から２パーセントであるべきである。いずれの方法が用いられても、反応の後に、揮発成分と反応していないチオ酸およびシランを取り除くために、真空吸引プロセスが続く。産物は蒸留によって精製され得る。
【００７７】
本発明の他の実施態様において、反応は、チオ酸のアルカリ金属塩とハロアルキルシランとの間である。第一のステップはチオ酸の塩の作成を含む。アルカリ金属の誘導体が好まれ、ナトリウム誘導体がもっとも好まれる。これらの塩は溶媒中の溶液で作成され、ここで塩はかなり可溶性であるが、溶媒中に塩が固体でけん濁していて、ここで塩がわずかに可溶性であるものも、実行可能な選択肢である。プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、およびｔ−ブタノール、そして好ましくはメタノールおよびエタノールのようなアルコールは、アルカリ金属塩がそれらにわずかに可溶性であるため、有用である。所望の産物がアルコキシシランであるような場合、ケイ素エステルのエステル交換を妨げるために、シランアルコキシ基に対応するアルコールを用いることが好ましい。代替的に、非プロトン溶媒もまた用いることが出来る。適切な溶媒の例は、グリム、ジグリム、およびジオキサンのようなエーテルもしくはポリエーテル；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド；Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド；ジメチルスルホキシド；Ｎ−メチルピロリジノン；またはヘキサメチルホスホルアミドである。チオ酸の塩の溶液、けん濁液もしくはそれらの組み合わせが作成されると、第二のステップはそれを適切なハロアルキルシランと反応させる事である。これはハロアルキルシランとチオ酸の塩の溶液、けん濁液もしくはそれらの組み合わせとの混合物を、溶媒の液体範囲に対応する温度において、反応が実質的に完結するのに充分な時間、かく拌する事によって達成され得る。好ましい温度は、塩が溶媒中にかなり可溶性であり、反応が過剰な副反応無しに、許容できる速度で進むようなものである。反応が、塩素原子がアリルでもベンジルでもないクロロアルキルシランから開始する時、好ましい温度は６０℃から１６０℃の範囲である。反応時間は、１時間もしくは数時間から数日間までの範囲であり得る。アルコールが４つもしくはそれ以下の炭素原子を有するアルコール溶媒に対し、もっとも好ましい温度は還流、もしくは還流に近いものである。もし、ジグリムが溶媒として用いられた場合、最も好ましい温度は、用いられるチオ酸塩に依存して、７０℃から１２０℃の範囲である。もしハロアルキルシランが、塩素原子がアリルもしくはベンジルであるブロモアルキルシランもしくはクロロアルキルシランである場合、ブロモ基のより高い反応性のため、ベンジルで無いかもしくはアリルで無いクロロアルキルシランにとって適切なものと比較して、３０℃から６０℃の温度の減少が適切である。ブロモアルキルシランは、そのより高い反応性、より低い必要とされる温度、および副産物であるアルカリ金属ハロゲン化合物のろ過もしくは遠心除去の容易さのため、クロモアルキルシランより好ましい。しかしながら、この選好は、クロロアルキルシラン、特にアリルもしくはベンジル位においてハロゲンを有したものの、より低いコストによって覆され得る。チオカルボン酸エステルエトキシシランを生成する、直鎖クロロアルキルエトキシシランとチオカルボン酸ナトリウムとの間の反応にとって、産物中の５から２０パーセントにメルカプトシランが許容出来るなら、１０から２０時間の還流においてエタノールを用いることが好ましい。さもなければ、ジグリムがすばらしい選択であり、ここでは反応は、８０℃から１２０℃の範囲で１から３時間の間、好ましく進むであろう。反応が完結すると塩及び溶媒は取り除かれ、産物は蒸留されより高い純度を達成する。
【００７８】
用いられるべきチオ酸の塩が市販されていない時、下で方法Ａおよび方法Ｂとして記載される２つの方法によってその作成が達成できる。方法Ａは、アルカリ金属もしくはアルカリ金属由来の塩基をチオ酸へと添加する事を含有する。反応は室温で起こる。適切な塩基はアルカリ金属アルコキシド、ヒドリド、カーボナート、およびバイカーボナートを含む。トルエン、キシレン、ベンゼン、脂肪族炭化水素、エーテル、およびアルコールのような溶媒は、アルカリ金属誘導体を作成するのに用いて良い。方法Ｂにおいて、酸塩化物もしくは酸無水物は、アルカリ金属硫化物もしくは水硫化物との反応によって、直接的にチオ酸の塩へと転換される。水和したアルカリ金属硫化物、もしくは、部分的に水和したアルカリ金属硫化物、または水硫化物が利用可能である；しかしながら無水のアルカリ金属硫化物、もしくはほとんど無水のアルカリ金属硫化物、または水硫化物が好ましい。水和物を用いることができるが、しかし、産物のロス、および、副産物としての硫化水素の産生を伴う。反応は、酸塩化物もしくは酸無水物をアルカリ金属硫化物および／もしくは水硫化物の溶液もしくはけん濁液へと添加することと、室温から溶媒の還流温度までの範囲の温度において、副産物の塩の形成によって証明される、反応が大部分完結するのに充分な時間、温めることとを含む。
【００７９】
アルコールが、それが溶媒として使われたためか、それが、たとえば、チオ酸とアルカリ金属アルコキシドとの反応によって形成されたためかのいずれか一方の理由によって、存在するような方法によって、チオ酸のアルカリメタル塩が作成されるなら、もし、低メルカプトシランの産物が望まれるなら、アルコールが取り除かれることが望ましい。このような場合、チオ酸の塩とハロアルコキシシランとの反応に先立ち、アルコールを取り除くことが必要であろう。これは蒸留もしくは蒸発によって行う。メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、および、ｔ−ブタノールのようなアルコールは、好ましくは、ベンゼン、トルエン、キシレン、もしくは脂肪族炭化水素との共沸蒸留によって取り除かれる。トルエンおよびキシレンは好まれる。
【００８０】
ここに記載されるブロック化メルカプトシランは有機ポリマー（すなわちラバー）と無機充填剤のためのカップリング剤、として有用である。ブロック化メルカプトシランは、メルカプトシランを用いる事と典型的に関連する、高い加工中の粘性、所望するより低い充填剤の分散、早期加硫（スコーチ）、および悪臭などの有害な副作用無しに、高効率のメルカプト基を利用できるという点で独特である。メルカプトシラン基が、ブロック基のおかげで開始時に無反応であることから、これらの利点が達成される。ブロック基は、ラバーの配合中において、シランが有機ポリマーとカップリングする事を実質的に防ぐ。一般的に、シラン、−ＳｉＸ１Ｘ２Ｘ３基と充填剤との反応のみが、配合プロセスのこの段階において起こる。このように、充填剤とポリマーとの実質的なカップリングは混合中においては排除され、それによって、望ましくない早期加硫（スコーチ）および関連した望ましくない粘性の上昇が最小限に抑えられる。早期加硫の防御のおかげで、高いモジュラスと耐摩耗とのバランスのような、より良い硬化した充填剤配合ラバーの性能が達成できる。
【００８１】
ｍで示される、ケイ素とＧ基との間のメチレン基の数、および、ｎで示される、硫黄（ブロック化メルカプタン）とＧ基との間のメチレン基の数は、メチレン基がシランと充填剤およびポリマーとの間の過剰な立体相互作用を軽減するために、カップリングを向上させる。二つの連続したメチレン基は、立体相互作用をさらに軽減し、シランの化学構造に自由度を与え、それによって、界面におけるラバーと充填剤の両方の表面の形態によって強制される、分子レベルの位置的および方向的な制約に対して適応するそれの能力を高める。Ｇへと結合するケイ素および硫黄原子の総数が３から４まで、およびそれ以上に増加するにともなって、シランの自由度はますます重要になってくる。第２級炭素原子、および特に第３級炭素原子；環状構造；そして特に、ケイ素および／もしくは硫黄の近くのＧ上に芳香族構造を有したより密な構造は、より硬直しており、ケイ素およびポリマー上の結合可能な部位と遭遇するように向きを変えることが容易に出来ない。これは硫黄基をポリマーと結合しない状態に置く傾向があり、それにより、シランのポリマーへの、シランの多重ブロック化メルカプト基を介した多重結合の原理が現実化する効率を減らす。
【００８２】
環状構造からの一つもしくはそれ以上のメチレン基を介して、ケイ素およびブロック化シラン基がそこから生じるＧ基はまた、環状構造の形状がお互いに基を生じることを志向するため、カップリングを改善する。これはそれらを、お互いの通路に入る事を妨げ、それらを異なった方向へ向けさせ、それゆえケイ素は充填剤に結合することが出来、一方で硫黄がポリマー表面に結合する。このように、それらはケイ素とブロック化メルカプト基を異なった方向に向けさせるが、それらの硬直性は方向の自由度を制限する。脂肪族環状Ｇ構造は、それらが結合した二重結合を有していないため、より自由度が高い。それらは、環状構造からのケイ素および硫黄の多様な方向と、脂肪族環状構造の自由度との利点を兼ね備える。
【００８３】
本発明の一つの実施態様はラバー組成物であって：
ａ）  式１のブロック化メルカプトシラン、
ｂ）  有機ポリマー、
ｃ）  充填剤、そして任意選択で、
ｄ）  他の添加剤および硬化剤、
を含有する。
【００８４】
他の実施態様は、本発明のこれらブロック化メルカプトシランの使用を含む。一つもしくはそれ以上のブロック化メルカプトシランは、充填剤を有機ポリマーへと配合する前に、配合する間に、もしくは配合した後に、有機ポリマーと混合される。好ましい実施態様において、シランは、これらのシランが充填剤の分散を促進し、向上するため、充填剤を有機ポリマーへと配合する前もしくは配合する間に、加えられる。生成する混合物に存在するシランの全量は、有機ポリマーの１００重量部当たり、約０．０５から約２５重量部（ｐｈｒ）であるべきで、より好ましくは１から１０ｐｈｒである。充填剤は、約５から１００ｐｈｒ、より好ましくは２５から８０ｐｈｒ、の間の範囲の量で用いることが出来る。
【００８５】
充填剤をポリマーへと結合させる混合物の反応が望まれるとき、ブロック化メルカプトシランを脱ブロック化するために脱ブロッキング剤が混合物に加えられる。脱ブロッキング剤は、約０．１から約５ｐｈｒの範囲、より好ましくは０．５から３ｐｈｒの範囲の量で加えることが出来る。もし、アルコールもしくは水が混合物中に存在する（普通にあることだが）場合、触媒（たとえば第３級アミン、ルイス酸もしくはチオール）が、加水分解によるブロック基の消失もしくは対応するメルカプトシランを開放するためのアルコール分解を開始し、促進するために用いられる。代替的に、脱ブロッキング剤は、水素原子を有した求核試薬であり得、水素原子が、メルカプトシランを形成するために、元のブロック基の部位へと移されるくらい充分に不安定である。このようにブロック基受容体分子を用いて、求核分子からの水素の交換がブロック化メルカプトシランのブロック基と起こり、メルカプトシランと元のブロック基を有した求核分子の対応する誘導体とを形成する。このシランから求核分子へのブロック基の移動は、たとえば、最初の反応物（ブロック化メルカプトシランおよび求核分子）と比較した産物（メルカプトシランおよびブロック基を有した求核分子）のより大きな熱力学的な安定性によって駆動される。たとえば、もし求核分子がＮ−Ｈ結合を有したアミンであるとき、ブロック化メルカプトシランからのブロック基の移動は、メルカプトシランと用いられるブロック基のタイプに対応したアミドのいくつかのクラスのうちの一つとを得る。たとえば、アミンによって脱ブロック化されるカルボキシルブロック基はアミドを得、アミンによって脱ブロック化されるスルホニルブロック基はスルホンアミドを得、アミンによって脱ブロック化されるスルフィニルブロック基はスルフィンアミドを得、アミンによって脱ブロック化されるホスホニルブロック基はホスホンアミドを得、アミンによって脱ブロック化されるホスフィニルはホスフィンアミドを得る。大事な事は、ブロック化メルカプトシラン上に最初から存在するブロック基に関わらず、そして、用いられる脱ブロックキング剤に関わらず、最初は実質的に（有機ポリマーへのカップリングの点から見て）不活性であったブロック化メルカプトシランが、ラバー配合手順の所望の時点において、活性なメルカプトシランへと実質的に転換されることである。特定の調合物の加硫の程度を制御するために、ブロック化メルカプトシランの一部のみを脱ブロック化する際、部分的な量（すなわち化学量論的に不足した）の求核分子が用いられ得ることは特筆すべきである。
【００８６】
典型的に水は、無機充填剤において水和物として、もしくはヒドロキシ基の形で充填剤に結合して存在する。脱ブロッキング剤は、硬化パッケージ中に、もしくは代替的に、任意の他の段階で単独の成分として配合プロセスへと添加され得る。求核分子の例は、任意の第一級アミンもしくは第二級アミン、またはイミン、グアニジンのような、Ｃ＝Ｎ二重結合を有したアミンを含み、ただし、前記アミンは少なくとも一つのＮ−Ｈ（窒素−水素）結合を有しているという条件である。グアニジン、アミン、およびイミンの数多くの具体的な例が当分野でよく知られており、それらはラバーの硬化剤中の成分として有用であり、Ｊ．Ｖａｎ  Ａｌｐｈｅｎ、ＲｕｂｂｅｒＣｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｐｌａｓｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｒｕｂｂｅｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ＴＮＯ、Ｄｅｌｆｔ、Ｈｏｌｌａｎｄ、１９８３）に挙げられている。いくつかの例は、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルグアニジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’−トリフェニルグアニジン、Ｎ，Ｎ’−ジ−オルト−トリグアニジン、オルソビグアニド、ヘキサメチレンテトラミン、シクロヘキシルエチルアミン、ジブチルアミン、および４，４’−ジアミノジフェニルメタン、を含む。エステルのエステル交換のために用いられる、プレンステッド酸もしくはルイス酸のような任意の一般的な酸触媒を、触媒として用いる事が出来る。
【００８７】
ラバー組成物には、官能化されたシロキサン、特に、参照によりここに組み込むオーストラリア特許ＡＵ−Ａ−１００８２／９７に記載されるようなタイプのものが実質的に含まれていないという必要は無いが、しかし好ましくはそうである。もっとも好ましくは、ラバー組成物は官能化されたシロキサンが含まれていない。
【００８８】
実施面では、硫黄加硫ラバー産物は典型的には、順次的な段階的な方法で、ラバーとさまざまな成分とを熱力学的に混合することによって作成され、加硫産物を作成するために、配合されたラバーを成型し硬化することが後に続く。最初に、典型的に硫黄と硫黄硫化促進剤（まとめて「硬化剤」）を除いた前述のラバーとさまざまな成分との混合のために、ラバーとさまざまなラバー配合成分は、典型的には、適切なミキサー内における、予備的な熱力学的混合の少なくとも一つ、そしてしばしば二つの段階で混合される。そのような予備的な混合は、非生産的混合または非生産的混合ステップもしくは段階と呼ばれる。そのような予備的な混合は通常、１４０℃から２００℃で、しばしば１５０℃から１８０℃において実施される。そのような予備的な混合段階に続いて、しばしば生産的混合段階と呼ばれる、最終混合段階において、脱ブロッキング剤（本発明の場合）、硬化剤、ならびに場合によっては一つもしくはそれ以上の補足的な成分が、ラバー組成物もしくは成分と、典型的には、しばしばラバー組成物のスコーチと呼ばれる、硫黄硬化ラバーの早期加硫を防ぐかまたは遅らせるため、予備的な混合段階と比較してより低い温度である、５０℃から１３０℃の範囲の温度において、混合される。しばしばラバー組成物もしくは成分と呼ばれるラバー混合物は、前述のさまざまな混合のステップの間で、しばしば、中間的なミル混合の後もしくはその最中に、たとえば約５０℃もしくはそれより低い温度へと、典型的には冷まされる。ラバーを成型したり硬化することが望まれるなら、最低約１３０℃から約２００℃までにおいて、ラバーは適切な型へと置かれ、これは、メルカプトシラン上のメルカプト基もしくはラバー混合物中の任意の他の遊離硫黄源によってラバーの加硫を引き起こす。
【００８９】
熱力学的な混合によって意味されるのは、ラバー組成物、またはラバーの成分およびラバー配合成分がラバー混合物中において高いせん断条件において混合され、ここでそれは、一時的に、ラバーミキサー内のラバー混合物中のせん断と関連した摩擦とによって、混合の結果、自己生産的に熱を持つ事である。いくつかの化学反応は、混合もしくは硬化プロセスにおけるさまざまな段階において起こるであろう。
【００９０】
最初の反応は、比較的速い反応であり、ここでは充填剤とブロック化メルカプトシランとの間で起こると考えられている。そのような反応は、たとえば、約１２０℃という比較的低い温度で起こる。第二および第三の反応は、ここではメルカプトシランの脱ブロック化であると考えられ、（脱ブロック化した）オルガノシランの硫黄部分と硫黄加硫ラバーとの間で、約１４０℃というより高い温度において起こる反応である。
【００９１】
たとえば、Ｓ８としての元素硫黄の形状のような他の硫黄源も用いられ得る。硫黄供給体は、ここでは、遊離のもしくは元素の硫黄を、１４０℃から１９０℃の範囲の温度において解放する、硫黄含有化合物であると考えられる。そのような硫黄供給体の例は、そのポリスルフィド架橋において少なくとも二つの結合硫黄原子をもつポリスルフィド加硫促進剤およびオルガノシランポリスルフィドであり得るが、それらに限定されない。混合物へ添加する遊離の硫黄源の量は、前述のブロック化メルカプトシランの添加から比較的独立した選択の問題として、制御されるか操作される。このように、たとえば、硫黄源の独立した添加は、それ自身の添加の量、およびラバー混合物への他の成分の添加と比較した添加の順序によって操作され得る。
【００９２】
アルキルシランのカップリング剤系（ブロック化メルカプトシランと追加の遊離硫黄源および／もしくは加硫促進剤）への添加は、典型的には、アルキルシランのブロック化メルカプトシランへの１／５０から１／２の範囲のモル比において、ラバー組成物の加工と熟成とのより良い制御を促進する。
【００９３】
本発明の実施態様において、ラバー組成物は順次的なステップ：
（Ａ）少なくとも一つの予備的な混合ステップにおける；
（ｉ）共役ジエンホモポリマーおよび共役ジエンコポリマー、ならびに少なくとも一つの共役ジエンおよび芳香族ビニル化合物の共重合体、から選択される、１００重量部の少なくとも一つの硫黄加硫可能なラバー
（ｉｉ）５から１００ｐｈｒ（１００ラバー当たりの１部）、好ましくは２５から８０ｐｈｒ、の微粒子充填剤、ここで好ましくは充填剤は１から８５重量パーセントのカーボンブラック、
（ｉｉｉ）０．０５から２０重量部の少なくとも一つのブロック化メルカプトシランの充填剤、
の熱力学的な混合ステップであって、そのような混合ステップは、１４０℃から２００℃の温度、代替的に１４０℃から１９０℃の温度での、２から２０分の間、代替的に４から１５分の全混合時間である。
（Ｂ）そのすぐあとの、最終的な熱力学的な混合ステップにおける、５０℃から１３０℃の温度での、ラバーを混合するのに充分な時間、好ましくは１から３０分の間、より好ましくは１から３分の間の、充填剤の約０．０５から２０重量部の少なくとも一つの脱ブロッキング剤および０から５ｐｈｒの硬化剤の順次的な混合；そして任意選択で
（Ｃ）１３０℃から２００℃の温度での約５から６０分の間の前記混合物の硬化、
を含有するプロセスによって作成される。
【００９４】
本発明の他の実施態様において、プロセスはまた、本発明によって作成されたラバー組成物からなるタイヤもしくは接地面を持つ硫黄硬化可能なラバーの部品を作成し、その部品を１３０℃から２００℃の範囲の温度において加硫する、追加的なステップを含有する。
【００９５】
適切な有機ポリマーおよび充填剤は当分野に良く知られており、数多くのテキストに記載されており、それらのうちの二つの例は、Ｔｈｅ  Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ  Ｒｕｂｂｅｒｒ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ、Ｒ．Ｆ．Ｏｈｍ編集、（Ｒ．Ｔ．Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．，Ｎｏｒｗａｌｋ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ，１９９０）、および、Ｍａｎｕａｌ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｒｕｂｂｅｒ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｔ．Ｋｅｍｐｅｒｍａｎｎ，Ｓ．  ＫｏｃｈおよびＪ．Ｓｕｍｎｅｒ編集（Ｂａｙｅｒ  ＡＧ，Ｌｅｖｅｋｕｓｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ，１９９３）を含む。適切なポリマーの代表例は、溶液重合スチレンブタジエンラバー（ｓＳＢＲ）、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、天然ラバー（ＮＲ）、ポリブタジエン（ＢＲ）、エチレンプロピレンコポリマーおよびｔｅｒ−ポリマー（ＥＰ、ＥＰＤＭ）、ならびにアクリロニトリルブタジエンラバー（ＮＢＲ）を含む。ラバー組成物は、少なくとも一つのジエン系エラストマー、もしくはラバーからなる。適切な共役ジエンは、イソプレンおよび１，３−ブタジエンであり、適切なビニル芳香族化合物はスチレンおよびα−メチルスチレンである。このように、ラバーは硫黄硬化可能なラバーである。そのようなジエン系エラストマーもしくはラバーは、たとえば、シス−１，４−ポリイソプレンラバー（天然および／もしくは合成の、好ましくは天然のラバー）、エマルション重合製造スチレン／ブタジエンコポリマーラバー、有機溶液重合製造スチレン／ブタジエンラバー、３，４−ポリイソプレンラバー、イソプレン／ブタジエンラバー、スチレン／イソプレン／ブタジエンｔｅｒ−ポリマーラバー、シス−１，４−ポリブタジエン、中ビニルポリブタジエンラバー（３５パーセントから５０パーセントビニル）、高ビニルポリブタジエンラバー（５０パーセントから７５パーセントビニル）、スチレン／イソプレンコポリマー、エマルション重合製造スチレン／ブタジエン／アクリロニトリルｔｅｒ−ポリマーラバーならびにブタジエン／アクリロニトリルコポリマーラバー、の少なくとも一つから選択される。比較的汎用の、２０パーセントから２８パーセント結合スチレンのスチレン含量のエマルション重合由来のスチレン／ブタジエン（ｅＳＢＲ）、もしくは、いくつかの用途には、中程度から比較的高い結合スチレン含量、すなわち、３０パーセントから４５パーセントの結合スチレン含量を有したｅＳＢＲが、用いられるべきである。ｔｅｒ−ポリマー中に２から４０重量パーセントの結合アクリロニトリルを有したエマルション重合作成のスチレン／ブタジエン／アクリロニトリルｔｅｒ−ポリマーラバーはまた、ジエン系ラバーとして本発明における使用が意図される。
【００９６】
溶液重合作成ＳＢＲ（ｓＳＢＲ）は典型的には、結合スチレン含量が５から５０パーセントの範囲であり、好ましくは９から３６パーセントである。ポリブタジエンエラストマーは、汎用的に、たとえば、少なくとも９０パーセントのシス−１，４含量を有していると特徴付けられるであろう。
【００９７】
適切な充填剤物質の代表例は、シリカ（焼成および沈降）、二酸化チタン、アルミノケイ酸塩、アルミナのような、金属酸化物、粘土、タルクを含むシリカ物質、ならびにカーボンブラックを含む。微粒子の沈降シリカはまた、しばしばそのような目的、特にシリカがシランとの結合に用いられるときに、に用いられる。いくつかの例では、シリカとカーボンブラックの組み合わせが、タイヤの接地面のようなさまざまなラバー製品の強化充填剤として用いられる。アルミナは、単独でもシリカと組み合わせてでも用いられ得る。用語「アルミナ」はここでは酸化アルミニウムもしくはＡｌ２Ｏ３として記載され得る。充填剤は、水和物もしくは無水物であり得る。アルミナをラバー組成物中で用いる事は、たとえば、米国特許５，１１６，８８６号、欧州特許６３１，９８２号において見られる。
【００９８】
本発明の他の実施態様において、ブロック化メルカプトシランは、充填剤粒子と予備混合、もしくは予備反応され、またはラバーおよび充填剤の加工中または混合段階において、ラバー混合物へと添加される。もし、シランと充填剤とが、ラバーおよび充填剤の混合中にもしくは加工段階でラバー混合物中へ別々に添加されるなら、ブロック化メルカプトシランはその場で（ｉｎ  ｓｉｔｕ）充填剤と結合すると考えられる。
【００９９】
加硫したラバー組成物は、合理的に高いモジュラスと高い耐摩耗性に寄与するのに充分な量の充填剤を含有すべきである。混合された充填剤の重量は約５から１００ｐｈｒという低さであるが、より好ましくは２５ｐｈｒから８５ｐｈｒである。
【０１００】
本発明の他の実施態様において、沈降シリカは充填剤として用いられる。シリカは、窒素ガスを用いて計測される、好ましくは４０から６００ｍ２／ｇの範囲の、より好ましくは５０から３００ｍ２／ｇの範囲の、ＢＥＴ表面積を有する事で特徴付けられる。シリカは典型的には、１００から３５０の範囲の、より通常には、１５０から３００の、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸収値を有する事によって特徴付けられる。さらに、シリカは、前述のアルミナおよびアルミノケイ酸塩と同様、１００から２２０の範囲のＣＴＡＢ表面積を有すると予想される。ＣＴＡＢ表面積は、ｐＨ９の臭化セチルトリメチルアンモニウムによって評価されるような外部表面である。この方法はＡＳＴＭ  Ｄ  ３８４９に記載される。
【０１０１】
水銀多孔度表面積は、水銀ポロシメトリーによって決定される特定の表面積である。その技術のために、揮発物を取り除くための温度処理ののち、水銀はサンプルの孔に浸透させられる。セットアップ条件は１００ｍｇの試料を用いて適切に記載され、環境大気圧（周囲環境から２０００バールの圧力測定範囲）で、２時間、１０５℃の間に揮発物が取り除かれる。そのような評価は、ＡＳＴＭ公報３９ページ（１９５９）のＷｉｎｓｌｏｗ，Ｓｈａｐｉｒｏ記載の方法、もしくはＤＩＮ６６１３３に従って実施される。そのような評価のため、ＣＡＲＬＯ−ＥＲＢＡ  Ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒ２０００が使用されるかも知れない。シリカの平均水銀多孔度の特定の表面積は１００から３００ｍ２／ｇの範囲である。
【０１０２】
そのような水銀多孔度評価による、シリカ、アルミナ、およびアルミノケイ酸塩の適切な細孔径分布は：その孔の５％もしくはそれ以下が、約１０ｎｍ以下の直径を有し、その孔の６０パーセントから９０パーセントが、１０から１００ｎｍの直径を有し、その孔の１０パーセントから３０パーセントが１００から１０００ｎｍの直径を有し、その孔の５パーセントから２０パーセントが約１０００ｎｍより大きい直径を有する、とここでは考えられる。
【０１０３】
シリカは、電子顕微鏡によって決定されるように、たとえば０．０１から０．０５μｍの範囲の平均素粒子径を有すると予想されるが、シリカ粒子がサイズとして、より小さくもしくは場合によってより大きい可能性がある。ＰＲＧ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓからの、ＨＩ−ＳＩＬ  ２１０，２４３などの呼称を持つＨＩ−ＳＩＬの商標によるもの；Ｒｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎｃから入手可能な、たとえばＺＥＯＳＩＬ  １１６５ＭＰの呼称によるシリカ；Ｄｅｇｕｓｓａから入手可能な、たとえばＶＮ２およびＶＮ３などの呼称によるシリカ；Ｈｕｂｅｒから市販される、たとえばＨＵＢＥＲＳＩＬ８７４５の呼称を持つシリカのような、種々の市販のシリカは、本発明での使用を考えても良い。
【０１０４】
本発明の他の実施態様において、シリカ、アルミナおよび／もしくはアルミノケイ酸塩のようなシリカ充填剤とカーボンブラック強化顔料との両方を含有するラバー組成物にとって、強化顔料としてのシリカによってまず強化されることが望まれ、そのようなシリカ充填剤のカーボンブラックに対する重量比が少なくとも３／１、好ましくは少なくとも１０／１、そして、３／１から３０／１の範囲にあることがしばしば好ましい。充填剤は１５から９５重量パーセントの沈降シリカ、アルミナ、および／もしくはアルミノケイ酸塩、そして対応する５から８５重量パーセントのカーボンブラックからなり、ここで、カーボンブラックは８０から１５０の範囲のＣＴＡＢ値を有する。代替的に、充填剤は６０から９５重量パーセントの、前記シリカ、アルミナ、および／もしくはアルミノケイ酸塩、そして対応する４０から５重量パーセントのカーボンブラックからなる。シリカ充填剤とカーボンブラックは加硫ラバーの製造において予備混合もしくは一緒に混合できる。
【０１０５】
ラバー組成物は、種々の硫黄加硫可能な構成ラバーと種々の通常使用される添加物質とを混合するうような、ラバー配合分野において知られる方法によって配合される。そのような通常用いられる添加物質の例は、活性化剤、遅延剤、促進剤のような硬化助剤、オイルのような加工添加剤、粘着付与樹脂（ｔａｃｋｉｆｙｉｎｇ  ｒｅｓｉｎｓ）を含む樹脂、シリカ、可塑剤、充填剤、顔料、脂肪酸、酸化亜鉛、ワックス、坑酸化剤およびオゾン劣化防止剤、素練り促進剤、および、たとえばカーボンブラックのような強化剤を含む。硫黄加硫可能な物質および硫黄加硫された物質（ラバー）の意図される使用に依存して、上述の添加剤は選択され、慣例的な量によって通常に用いられる。
【０１０６】
加硫は追加的な硫黄加硫剤の存在下で行われる。適切な硫黄加硫剤の例は、たとえば、最終的な生産的なラバー組成物混合ステップにおいて慣例的に添加される、たとえば、アミノジスルフィド、ポリマーポリスルフィド、もしくは硫化オレフィン付加物のような元素硫黄（遊離硫黄）もしくは硫黄供与加硫剤を含む。硫黄加硫剤（当分野で一般的に用いられる）は、０．４から３ｐｈｒの範囲の量で、ある状況では約８ｐｈｒまで、１．５から２．５ｐｈｒの範囲で、しばしば、好ましくは２から２．５ｐｈｒで、生産的な混合段階に添加される。
【０１０７】
加硫促進剤、すなわち、追加的な硫黄供与体はここでも用いる事が出来る。それらがたとえば、ベンゾチアゾール、アルキルチウラムジスルフィド、グアニジン誘導体、およびチオカーバメートのようなタイプのものであることが、好まれる。そのような促進剤の代表はたとえば、メルカプトベンゾチアゾール、テトラメチルチウラムジスルフィド、ベンゾチアゾールジスルフィド、ジフェニルグアニジン、ジチオカルバメート亜鉛、アルキルフェノールジスルフィド、キサント酸ブチル亜鉛、Ｎ−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、Ｎ−オキシジエチレンベンゾチアゾール−２−スルフェンアミド、Ｎ，Ｎ−ジフェニルチオウレア、ジチオカルバミルスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルベンゾチオゾール−２−スルフェンアミド、２−メルカプトトルイミダゾール亜鉛、ジチオビス（Ｎ−メチルピペラジン）、ジチオビス（Ｎ−ベータ−ヒドロキシエチルピペラジン）、およびジチオビス（ジベンジルアミン）であるが、それらに限定されない。他の追加的な硫黄供与体はたとえば、チウラムおよびモルフォリン誘導体であり得る。そのような供与体の代表はたとえば、ジモルフォリンジスルフィド、ジモルフォリンテトラスルフィド、テトラメチルチウラムテトラスルフィド、ベンゾチアジル−２，Ｎ−ジチオモルフォリド、チオプラスト、ジペンタメチレンチウラムヘキサスルフィド、およびジスルフィドカプロラクタムであるが、それらに限定されない。
【０１０８】
促進剤は、加硫に必要な時間および／もしくは温度を制御し、加硫の性質を改善するために用いられる。一つの実施態様において、単一の促進剤系、すなわち一次促進剤が用いられ得る。慣例としてそして好ましくは、一次促進剤は０．５から４ｐｈｒ、好ましくは０．８から１．５ｐｈｒの範囲の総量で用いられる。活性化し加硫の性能を向上するために、一次および二次促進剤の組み合わせを使用することが出来、二次促進剤はより少ない量（０．０５から３ｐｈｒ）で用いる。作用遅延促進剤もまた用いる事が出来る。加硫遅延剤もまた用いても良いだろう。適切な促進剤のタイプは、アミン、ジスルフィド、グアニジン、チオウレア、チアゾール、チウラム、スルフェンアミド、ジチオカーバメート、およびキサンテートである。好ましくは、一次促進剤はスルフェンアミドである。もし二次促進剤を用いるなら、二次促進剤は好ましくは、グアニジン、ジチオカーバメート、もしくはチオウラム化合物である。
【０１０９】
もし用いるとするならば、粘着付与樹脂の典型的な量は、０．５から１０ｐｈｒ、通常は１から５ｐｈｒを含有する。加工助剤の典型的な量は１から５０ｐｈｒを含有する。そのような加工助剤はたとえば、芳香族の、ナフテン酸の、および／もしくはパラフィンの加工オイルを含む。坑酸化剤の典型的な量は１から５ｐｈｒを含む。代表的な坑酸化剤は、たとえば、ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、および、Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ  Ｒｕｂｂｅｒ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ（１９７８）、３４４−４６ページに開示されるような他の物であり得る。坑酸化剤の典型的な量は１から５ｐｈｒを含有する。脂肪酸は、もし用いられるならステアリン酸を含み、典型的な量は０．５から３ｐｈｒを含有する。酸化亜鉛の典型的な量は２から５ｐｈｒを含有する。ワックスの典型的な量は１から５ｐｈｒを含有する。しばしばマイクロクリスタリンワックスが用いられる。素練り促進剤の典型的な量は０．１から１ｐｈｒを含む。典型的な素練り促進剤は、たとえば、ペンタクロロチオフェノールおよびジベンザミドジフェニルジスルフィドであり得る。
【０１１０】
本発明のさらに他の実施態様において、本発明のゴム組成物をさまざまな目的に用いる事が出来る。たとえば、それはさまざまなタイヤ合成物に持ちることが出来る。そのようなタイヤは、当業者にとって明白なよく知られたさまざまな方法によって、作られ、成型され、型に入れられ、そして硬化される。
【０１１１】
すべての引用された参照は、本願の関連物としてここに組み入れられる。
【０１１２】
本発明は、下記の実施例を参照する事により、より良く理解されるであろう。ここで、部およびパーセントは他に示されない限り重量部および重量パーセントである。
【実施例】
【０１１３】
比較例Ａ
３−（オクタノイルチオ）−１−プロピルトリエトキシシランの作成
物理的スターラー、添加ロート、サーモカップル、加熱マントル、Ｎ２注入口、および温度コントローラを備えた、１２リットルの三口丸底フラスコに、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（１，０２１グラム、３．７３モル、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＣｏｍｐａｎｙからＳＩＬＱＵＥＳＴ（登録商標）Ａ−１８９１シランとして購入）、トリエチルアミン（４３３グラム）、およびヘキサン（３，０００ｍｌ）を充填した。溶液はアイスバスで冷まされ、オクタノールクロリド（６９３グラム、４．２５モル）が、添加ロートを介して、２時間にわたって添加された。塩酸の添加が完結した後、混合物は、最初に０．１μｍフィルターを通して、そして次に０．０１μｍフィルターを通しての２回、加圧フィルターでろ過され、塩が取り除かれた。残った黄色の液体は真空蒸留され、透明でとても明るい黄色の液体として、１，３４９グラムのオクタノイルチオプロピルトリエトキシシランを得た。収率は８７パーセントであった。
【０１１４】
実施例１
（２−トリエトキシシリルエチル）−ビス−（３−チア−４−オキソヘキシル）シクロヘキサンの作成
この実施例は、二つのビニル基を有したシランからの、中間産物であるチオアセタートシランの形成を介した、チオカルボキシラートアルコキシシランの作成を例証する。
【０１１５】
（２−トリメトキシシリルエチル）ジビニルシクロヘキサンの作成はヒドロシリル化によって行われた。マグネチックスターラーバー、温度プローブ／コントローラ、加熱マントル、添加ロート、コンデンサー、および気体吸入口を備えた、５リットルの三口丸底フラスコに、トリビニルシクロヘキサン（２，００１．１グラム、１２．３モル）およびＶＣＡＴ触媒（１．９６グラム、０．０１５３４グラム白金）が充填された。チューブがシランの表面より下にある気体吸入口によって、空気を泡立てながらビニルシランへ入れた。反応混合物は１１０℃に温められ、トリメトキシシラン（１，２０４グラム、９．９モル）は３．５時間にわたって添加された。反応混合物の温度は最高値１３０℃まで増加した。反応混合物は室温に冷まされ、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン（３グラム、０．００４モル）が添加された。反応混合物は１２２℃および１ｍｍＨｇにおいて蒸留され、１，４２７グラムの（２−トリメトキシシリルエチル）ジビニルシクロヘキサンを提供する。収率は５１パーセントであった。
【０１１６】
（２−トリエトキシシリルエチル）ジビニルシクロヘキサンはエステル交換によって作成された。マグネチックスターラーバー、温度プローブ／コントローラ、加熱マントル、添加ロート、ト字管、および、コンデンサー、ならびに窒素注入口を備えた、３リットルの三口丸底フラスコに、（２−トリメトキシシリルエチル）ジビニルシクロヘキサン（２８４グラム、２．３３モル）、ナトリウムエトキシド・エタノール溶液（４９グラムの２１％ナトリウムエトキシド、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌより購入）およびエタノール（７７７グラム、１６．９モル）を充填した。反応混合物は温められ、メタノールとエタノールは大気圧における蒸留により取り除かれた。粗生成物はその後、１０６℃、０．４ｍｍＨｇという減圧において蒸留され、６７５グラムの産物で８９パーセントの収率を提供した。
【０１１７】
（２−トリエトキシシリルエチル）ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）シクロヘキサンはチオ酢酸をジビニルシランへ添加する事によって作成された。マグネチックスターラーバー、温度プローブ／コントローラ、加熱マントル、添加ロート、コンデンサー、気体注入口、および水酸化ナトリウムスクラバーを備えた、１リットル三口丸底フラスコに、チオ酢酸（２１０グラム、２．７１モル）が充填された。（２−トリエトキシシリルエチル）ジビニルシクロヘキサン（４００グラム、１．２３モル）は３０分にわたり、室温で、添加ロートを介してゆっくりと添加された。反応は発熱性の反応であった。混合物の温度は９４．６℃に上昇した。混合物は２．５時間かく拌され３８．８℃まで冷された。追加的なチオ酢酸（１０グラム、０．１３モル）が添加され、わずかな発熱反応が観察された。反応混合物は２５℃で終夜（１８時間）かく拌された。分析は、反応混合物が２パーセント以下のチオ酢酸を有している事を示した。その全体的な純度は９１パーセントであった。反応混合物は、減圧下でクーゲル装置によって蒸留する事でさらに精製された。
【０１１８】
ジメルカプトシランである中間産物は、（２−トリエトキシシリルエチル）ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）シクロヘキサンからアセチル基を取り除くことによって作成された。マグネチックスターラーバー、温度プローブ／コントローラ、加熱マントル、添加ロート、ト字管、および、コンデンサー、１０段Ｏｌｄｅｒｓｈａｗカラム、ならびに窒素注入口を備えた５リットルの三口丸底フラスコに、（２−トリエトキシシリルエチル）ビス−（３−チア−４−オキソペンチル）シクロヘキサン（２，０００グラム、４．１モル）、エタノール（５４６．８グラム、１１．８モル）およびナトリウムエトキシド・エタノール溶液（１０８グラムの２１％ナトリウムエトキシド・エタノール溶液）を充填した。反応混合物のｐＨは約８であった。反応混合物は、２４時間、８８℃に温められ、酢酸エチルおよびエタノールが反応混合物から取り除かれた。二度、エタノール（１リットル）が混合物へと添加され、２１％ナトリウムエトキシド・エタノール溶液（２１グラム）の添加によって、反応混合物のｐＨが約１０にまで上昇し、そして追加で６．５時間温められた。反応混合物は冷され、加圧ろ過された。反応混合物は、９５℃以下の温度と１ｍｍＨＧの圧力においてストリップされた。ストリップされた産物はろ過され（２−トリエトキシシリルエチル）ビス（２−メルカプトエチル）シクロヘキサン（１３９８グラム、３．５モル、８６％の収率）を提供した。
【０１１９】
（２−トリエトキシシリルエチル）−ビス−（３−チア−４−オキソヘキシル）シクロヘキサンは、ビスメルカプトシランのアセチル化によって作成された。マグネチックスターラーバー、温度プローブ／コントローラ、アイス／ウォーターバス、添加ロート、および、コンデンサー、を備えた５リットルの三口丸底フラスコに、（２−トリエトキシシリルエチル）ビス（２−メルカプトエチル）シクロヘキサン（１０１０．６グラム、２．５６モル）、トリエチルアミン（７００グラム、６．９３モル）およびメチレンクロライド（１０００グラム）を充填した。プロピオニルクロライド（４７３．８グラム、５．１２モル）が、かく拌された反応混合物に１．５時間にわたって添加された。反応混合物の温度は５０℃にまで上昇した。追加的なプロピオニルクロライド（４５．４グラム、０．４９モル）が添加された。反応混合物はろ過され、塩が５００ｍｌのメチレンクロライドと混合され、蒸留水で３回、飽和食塩水で２回、洗浄された。有機相は、無水硫酸マグネシウム上で乾燥され、１２４℃、減圧下において、揮発性化合物を取り除くためにストリップされた。ストリップされた産物（１１９６グラム、２．３６モル）はＧＣ／ＭＳ、ＮＭＲ、およびＬＣによって分析され、収率は９２パーセントであった。
【０１２０】
（２−トリエトキシシリルエチル）−ビス−（３−チア−４−オキソヘキシル）シクロヘキサンは以下の構造を有する。
【化１】
0005480631.tif 000002
【０１２１】
実施例２および３
低転がり抵抗のタイヤ接地面調合物におけるシランの使用
表１に記載されるような低転がり抵抗の乗用車用タイヤ接地面調合物のモデルと混合手順とは、本発明のシランの代表例を評価するために用いられた。実施例１のシランは後述のように、１６９０ｍｌ（１０３ｃｕ．ｉｎ．）のチャンバ容量の「Ｂ」ＢＡＮＢＵＲＹ（登録商標）（Ｆａｒｒｅｌｌ  Ｃｏｒｐ．）ミキサーにおいて混合された。ラバーの混合は２ステップで行われた。ミキサーを８０ｒｐｍにし、冷却水を７１℃にして、ミキサーを起動した。ラバーポリマーはミキサーに添加され、３０秒間ラムダウン（ｒａｍ  ｄｏｗｎ）混合された。シランおよびオイルを除く、表１のマスターバッチ１のシリカおよび他の成分がミキサーに添加され、６０秒間ラムダウン混合された。ミキサーの速度が３５ｒｐｍに減ぜられ、そしてマスターバッチ１のシランおよびオイルがミキサーに添加され、６０秒間ラムダウン混合された。ミキサー口（ｍｉｘｅｒ  ｔｈｒｏａｔ）は塊を落とされ、成分は温度が１４９℃に達するまでラムダウン混合された。成分は追加的に３分３０秒間混合された。ミキサーの速度は、温度が１５２℃と１５７℃に維持されるように調整された。ラバーは投げ下ろされ（ミキサーから取り出され）、約８５℃から８８℃にセットされたロールミルの上でシートが形成され、その後、室温に冷まされた。
【０１２２】
第二のステップにおいて、マスターバッチ１はミキサーに再び充填された。ミキサーの速度は８０ｒｐｍであり、冷却水は７１℃で、そしてバッチの圧は６ＭＰａにセットされた。マスターバッチ１は３０秒間ラムダウン混合され、マスターバッチ１の温度は１４９度にまでされ、ミキサーの速度は３２ｒｐｍに減ぜられた。酸化亜鉛およびステアリン酸が添加され（マスターバッチ２）、ラバーは３分２０秒、１５２℃と１５７℃の間の温度で混合された。混合中、（もし必要なら）トリメチロールプロパンが添加された。混合の後、ラバーは投げ下ろされ（ミキサーから取り出され）、約８５℃から８８℃にセットされたロールミルの上でシートが形成され、その後、室温に冷された。
【０１２３】
ラバーマスターバッチと硬化剤は、４８℃と５２℃の間に温められた１５ｃｍ×３３ｃｍの２ロールミルにおいて混合された。硫黄と促進剤はラバーに添加され（マスターバッチ１と２）、ロールミル上で完全に混合され、シートを形成させた。シートは、硬化される前に、室温にて２４時間冷された。硬化条件は１６０℃で２０分間であった。
【０１２４】
実施例１のシランは、上述の手順によってタイヤ接地面調合物へと配合された。実施例１で作成されたシランの性能は、従来技術において作成されたシラン、ビス−（３−トリエトキシシリル−１−プロピル）ジスルフィド（ＴＥＳＰＤ）、および比較例Ａの性能と比較された。試験手順は下記のＡＳＴＭ法に記載される：
ムーニースコーチ    ＡＳＴＭ  Ｄ１６４６
ムーニー粘度        ＡＳＴＭ  Ｄ１６４６
振動ディスクレオメーター（ＯＤＲ）
ＡＳＴＭ  Ｄ２０８４
貯蔵モジュラス、ロスモジュラス、
張力および伸長      ＡＳＴＭ  Ｄ４１２およびＤ２２４
ＤＩＮ磨耗          ＤＩＮ手順５３５１６
発熱性              ＡＳＴＭ  Ｄ６２３
パーセント永久変形  ＡＳＴＭ  Ｄ６２３
ショアＡ硬さ        ＡＳＴＭ  Ｄ２２４０
【０１２５】
この手順の結果は以下の表１で一覧できる。
【０１２６】
【表１】
0005480631.tif 000003
【０１２７】
表１からのデータは、粘着摩擦改善の指標であるｄｅｌｔａリバウンド、および、摩耗改善の指標であるトルクにおける改善を示し、一方で、トリメチロールプロパンが活性化剤として加えられた場合、他の加工性能および物理性能を維持している。
【０１２８】
実施例４および５
表２に記載のラバー組成物が実施例２および３の手順に従って作成された。表２からのデータは二つの比較例ＤおよびＥを超えるｄｅｌｔａリバウンドにおける改善を示す。
【０１２９】
【表２】
0005480631.tif 000004
【０１３０】
実施例６
（２−トリエトキシシリルエチル）−ビス−（３−チア−４−オキソウンデシル）シクロヘキサンの作成
この実施例は、二つのビニル基を有したシランとチオ酸からのチオカルボキシラートアルコキシシランの作成を例証する。マグネチックスターラーバー、温度プローブ／コントローラ、加熱マントル、添加ロート、コンデンサー、気体注入口、および水酸化ナトリウムスクラバーを備えた、３リットル三口丸底フラスコに、チオオクタン酸（７８０．１グラム、４．８７モル）を充填した。チューブがチオ酸の表面よりも低い気体注入口によって、空気を泡立てながらチオ酸へと入れた。（２−トリエトキシシリルエチル）−ジビニルシクロヘキサン（７５５．０グラム、２．３１モル）が、添加ロートによって３２分間にわたってゆっくりとチオ酸へと添加された。添加は２２．３℃において始まり、わずかな発熱反応が起こり、温度が３４．９℃に上昇した。反応混合物は、３時間にわたって８４．８℃までゆっくりと温められた。ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド（１．１グラム）が添加され、２時間かく拌された。２，２’−アゾイソブチロニトリル（１．２グラム、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌからのもの）が添加され、混合物はさらに４．４時間、８５℃で温められた。チオオクタン酸（３２．４グラム）が減圧下（０．５ｍｍＨｇ）で取り除かれ、温度が１６７℃に上昇し、１，４７２．１グラムの産物を提供した。１３ＣＮＭＲによる分析は、９５％の反応がチオオクタン酸と（２−トリエトキシシリルエチル）ジビニルシクロヘキサンのビニル基との間に起きた事を示した。
【０１３１】
実施例７
（２−トリエトキシシリルエチル）−ビス−（３−チア−４−オキソヘキシル）シクロヘキサン
この実施例は、二つのビニル基を有したシランとチオ酸からのチオカルボキシラートアルコキシシランの作成を例証する。マグネチックスターラーバー、温度プローブ／コントローラ、加熱マントル、添加ロート、コンデンサー、気体注入口、および水酸化ナトリウムスクラバーを備えた、３リットル三口丸底フラスコに、チオプロパン酸（５９１．８グラム、６．４９モル）が充填された。チューブがチオ酸の表面よりも低い気体注入口によって、空気を泡立てながらチオ酸へと入れた。（２−トリエトキシシリルエチル）−ジビニルシクロヘキサン（１０５２．０グラム、３．２２モル）が、添加ロートによって、１５分間にわたってチオ酸に添加された。添加は２１．０℃において始まり、発熱反応が起こって、温度を８６．７℃に上昇された。７０分後、反応混合物は、８６℃の温度を保って、さらに２０分間温められた。２，２’−アゾイソブチロニトリル（１．２グラム、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌからのもの）が添加され、混合物は１時間、８６℃で温められた。ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド（２．０グラム）が充填され、反応混合物は７時間、８６℃で温められた。チオプロパン酸は減圧下（０．５ｍｍＨｇ）で取り除かれ、温度が７０度に上昇し、産物を提供した。
【０１３２】
上の記述は多くの具体例を含んでいるが、これらの具体例は発明の限定と解釈されるべきでなく、単にそれらの好ましい実施態様の例示として取られるべきである。当業者なら、ここに添付された請求項によって定義される、本発明の範囲と精神に含まれる、多くの他の実施態様を想像する事ができよう。